两位量子门对量子计算具有普适性

本文给出一个证明，该证明依赖于酉李群的交换子代数，表明仅对两位进行操作的量子门足以构建通用量子电路。先前的最佳结果表明三位量子门具有普适性，这是通过类比经典可逆计算中托佛利三位门的普适性得出的。两位量子门可以通过对一对电子或核自旋施加磁共振操作来实现。本文提出的一种基于原子力显微镜原理的“齿轮箱量子计算机”，将允许在具有很长相位破坏（即量子相位相干）时间的物理系统中操作此类两位门。齿轮箱计算机的更简单版本可用于对爱因斯坦-波多尔斯基-罗森态及相关纠缠量子态进行实验。