Кутріт

Кутріт (або квантовий тріт) — це одиниця квантової інформації, яка реалізується квантовою системою, описаною суперпозицією з трьох взаємно ортогональних квантових станів.

Основні одиниці вимірювання інформації
біт (двійкова) нат (основа e) гартлі (десяткова) кубіт (квантова)

Кутріт є аналогом класичного тріта, як і так же як і кубіт — квантова система, описана суперпозицією двох ортогональних станів, аналогічна класичному біту.

Представлення

Кутріт має три ортонормальні базисні стани або вектори, часто позначаються ${\displaystyle |0\rangle }$, ${\displaystyle |1\rangle }$, and ${\displaystyle |2\rangle }$ у нотації Дірака. Вони використовуються для опису кутріту як суперпозиції векторного стану у вигляді лінійної комбінації трьох ортонормальних базових станів:

${\displaystyle |\psi \rangle =\alpha |0\rangle +\beta |1\rangle +\gamma |2\rangle }$,

де коефіцієнти є комплексними амплітудами ймовірностей, такими що сума їх квадратів дорівнює одиниці (нормалізація):

${\displaystyle |\alpha |^{2}+|\beta |^{2}+|\gamma |^{2}=1\,}$

Ортонормальний базис станів кубіта ${\displaystyle \{|0\rangle ,|1\rangle \}}$ охоплює двовимірний комплексний Гільбертів простір ${\displaystyle H_{2}}$, що відповідає спіну вгору та спіну вниз частинки зі спіном 1/2. Кутріти потребують Гільбертового простору вищої розмірності, а саме тривимірного ${\displaystyle H_{3}}$ що охоплюється базисом кутріту ${\displaystyle \{|0\rangle ,|1\rangle ,|2\rangle \}}$, що може бути реалізовано за допомогою трирівневої квантової системи. Однак не всі трирівневі квантові системи є кутрітами.

Рядок n кутрітів представляє 3ⁿ різні стани одночасно, тобто суперпозицію векторів стану в 3ⁿ-мірному комплексному Гільбертовому просторі.

Кутріти мають кілька особливостей, коли вони використовуються для зберігання квантової інформації. Наприклад, вони більш стійкі до декогеренції за певних взаємодій з навколишнім середовищем. Насправді безпосередньо маніпулювати кутрітами може бути складно, і одним із способів це зробити є використання заплутаності із кубітом.

Примітки

1. Nisbet-Jones, Peter B. R.; Dilley, Jerome; Holleczek, Annemarie; Barter, Oliver; Kuhn, Axel (2013). Photonic qubits, qutrits and ququads accurately prepared and delivered on demand. New Journal of Physics (англ.). 15 (5): 053007. arXiv:1203.5614. Bibcode:2013NJPh...15e3007N. doi:10.1088/1367-2630/15/5/053007. ISSN 1367-2630.
2. Byrd, Mark (1998). Differential geometry on SU(3) with applications to three state systems. Journal of Mathematical Physics (англ.). 39 (11): 6125—6136. arXiv:math-ph/9807032. doi:10.1063/1.532618. ISSN 0022-2488.
3. . Physics Stack Exchange. Архів оригіналу за 6 лютого 2021. Процитовано 25 липня 2018.
4. Caves, Carlton M.; Milburn, Gerard J. (2000). Qutrit entanglement. Optics Communications. 179 (1–6): 439—446. arXiv:quant-ph/9910001. doi:10.1016/s0030-4018(99)00693-8. ISSN 0030-4018.
5. Melikidze, A.; Dobrovitski, V. V.; De Raedt, H. A.; Katsnelson, M. I.; Harmon, B. N. (2004). Parity effects in spin decoherence. Physical Review B. 70 (1): 014435. arXiv:quant-ph/0212097. Bibcode:2004PhRvB..70a4435M. doi:10.1103/PhysRevB.70.014435.
6. B. P. Lanyon,1 T. J. Weinhold, N. K. Langford, J. L. O'Brien, K. J. Resch, A. Gilchrist, and A. G. White, Manipulating Biphotonic Qutrits, Phys. Rev. Lett. 100, 060504 (2008) (link)

Посилання

• by Lisa Zyga at , February 26, 2008 . Accessed March 2008
• qudit [Архівовано 7 листопада 2014 у Wayback Machine.]—Wiktionary.