全局控制下的离域量子比特量子信息处理

任何量子信息处理（QIP）技术都必须在其内部体现量子比特（qubit），并保持对其叠加和纠缠等关键量子性质的控制。典型的QIP方案设想一个物理系统阵列，例如电子或原子核，每个系统代表一个给定的量子比特。为了充分控制，系统必须通过物理分离或独特频率来区分，并且它们之间的相互作用必须是可单独操控的。这些困难的要求排除了许多纳米级技术，在这些技术中系统密集堆积并持续相互作用。在这里，我们展示了一种新的范式：我们限制自己使用全局控制脉冲，允许系统自由且持续地相互作用，其结果是量子比特可以离域到整个设备上。我们利用丙氨酸中三个碳-13原子核的NMR研究实现了这一点，演示了所有关键方面，包括量子镜、单量子比特和双量子比特门、密集量子比特的置换以及Deutsch算法。