Letter

物理:普遍的量子NOTゲートの実現

Nature 419, 6909 doi: 10.1038/nature01093

古典的計算では、情報の「ビット」は論理的NOTゲートを用いて反転させることができる。すなわち、0から1へ、あるいは1から0へ、数値を変化させることができる。しかし、この過程の量子的対応は、ずっと複雑である。量子ビット(キュービット)は、複素振幅をもつ二つの論理的状態の同時的重ね合わせであり得る。このもとの重ね合わせ状態を、振幅のあらゆる値に対して直交する状態へ反転させる普遍的な変換は、存在しない。しかし、任意の状態に整えられた量子ビットを完全に反転させること(普遍的NOT操作)は、量子力学の法則から禁止されているにせよ、この操作の最適近似は存在する。ここに我々は、普遍的NOT変換の最適近似を行う普遍的な量子機構を、実験的に実現したことを報告する。用いた物理系は、絡み合った光子状態の光パラメトリック増幅器であった。これによってまた、普遍的な量子クローニングを調べることができた。

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