23、可靠量子计算与量子点细胞自动机（QCA）技术剖析

可靠量子计算与量子点细胞自动机（QCA）技术剖析

1. 可靠量子计算中的挑战与量子隐形传态

量子计算在迈向大规模应用的道路上，面临着诸多独特挑战。量子隐形传态作为其中的关键技术，有着独特的原理和优势。

1.1 EPR 对与普通比特的差异

EPR 对的创建操作与创建两个相同比特有所不同。当测量 EPR 对中的一个比特为特定值时，另一个比特必然测量为相同值，而真正独立的相同量子比特并不具备这一特性。

1.2 量子隐形传态的过程

量子隐形传态的目标是传输量子态 ( |a⟩ )，其具体步骤如下：
1. 生成 EPR 对 ：生成一对 EPR 对 ( |b⟩ ) 和 ( |c⟩ )。
2. 分离 EPR 对 ：将 ( |b⟩ ) 留在源端，将 ( |c⟩ ) 传输到目标端。
3. 交互与测量 ：使用 CNOT 门使 ( |a⟩ ) 与 ( |b⟩ ) 相互作用，然后在计算基下测量 ( |a⟩ ) 和 ( |b⟩ )，得到两个一位经典结果。
4. 结果传输与重建 ：将经典结果发送到目标端，利用这些结果通过 X 和 Z 门在 ( |c⟩ ) 上重建正确的相位和振幅，使其呈现 ( |a⟩ ) 的原始状态。

需要注意的是，在进行测量时，( |a⟩ ) 的原始状态会被破坏，这与“无克隆”定理相符，即量子态无法被复制。

1.3 量子隐形传态的优势

虽然量子隐形传态看似没有大幅节省工作量，因为需要在同一位置