物理量子位和邏輯量子位之間有什麼區別？

Question

物理和邏輯量子位之間有什麼區別？

我希望有人能幫助我解決這個問題，我無法弄清楚究竟有什麼區別。

最佳，迪爾馬

Answer 1

邏輯量子位是一個可以使用用於編程，其保持的疊加| 0>和| 1>的狀態。它可以通過運行在桌面或筆記本電腦中普通二進制CPU上的模擬器來實現，以便開發和調試量子算法。 （Representing an n-qubit quantum state takes 2ⁿ-1 complex numbers.假設仿真器將使用固定寬度整數或浮點表示，如果舍入誤差可以。）

物理量子位是量子位的實際量子實現。維基百科有各種可能性的表格：https://en.wikipedia.org/wiki/Qubit#Physical_representation。例如，一個電子可以具有旋轉向上/旋轉狀態的疊加。

真實的物理量子位遭受不必要的退相干。如果直接將它們用作邏輯量子位，則這是一個問題。相反，您可以在多個物理量子位上實現邏輯量子位以獲得冗餘。

從Quantum Error Correction for Beginners，Devitt，Munro和Nemoto（2013）。

3-量子位代碼：a良好起點QUANTUM糾錯

...

三量子位代碼編碼的單個邏輯量子位到 三個物理量子位與該屬性它可以糾正單個的 ，位翻轉錯誤。

的兩個邏輯基礎狀態| 0>_大號和| 1>_大號被定義爲

|0>L = |000>, |1>L = |111> 

即紙繼續描述，可以處理更多的錯誤等錯誤校正方案。

我在紙上幾乎看不到這些，但這聽起來非常類似於經典的故障安全冗餘計算，您可以通過使用triple redundancy and taking the 2 results that agree.來糾正硬件故障/宇宙射線故障。用於糾錯，特別是在太空飛行等高誤差環境中，宇宙射線將會翻轉位。

您還可以構建和編程3個獨立的計算機（不同廠商的不同硬件，軟件由不相互通話的團隊編寫）。只比較相同輸入的最終結果。這是你想要的for airliner fly-by-wire control systems, and manned space flight。

無論如何，我們在這裏談論的話題，但我希望這個比喻對理解使用多個不可靠的物理計算來產生一個（更多）可靠的邏輯計算很有用。

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這與我們在現代NAND閃存存儲方面的做法相反。閃存使用4或8個電壓電平來存儲每個單元2或3位，而不是每個單元只使用一位（低電壓或高電壓）。 （或者我猜3個級別，可以存儲每跨多個單元電池總量超過1位，使用的編碼方案。）

不是說你會想（退相干足夠的問題，但不嘗試將更多的邏輯位每物理的東西），但一些量子系統也許可以做到這一點。維基百科給出了一個非線性振盪器的例子，其中一個電平是基態，另一個電平是第一個激發態。使用第二和第三激發態可以讓你存儲2個量子位。但正如我所說，這在實際系統中並不有用。