Qual é a representação física de um qubit?

Em computadores comuns, os bits podem ser representados fisicamente usando uma ampla variedade de dispositivos de dois estados, como polaridade de magnetização de uma determinada área de um filme ferromagnético ou dois níveis de carga elétrica em um capacitor.

Mas os qubits têm uma propriedade que podem estar em uma superposição de ambos os estados ao mesmo tempo. Eu já vi as respostas desta pergunta , que explicam como um qubit pode ser representado ou modelado usando um computador comum.

Então, eu quero saber o que pode ser usado (e é usado por empresas como a D-Wave) para representar um qubit em um computador quântico físico real?

Esta seção na Wikipedia coleta as tentativas mais importantes em andamento para implementar fisicamente os qubits.

Para implementar fisicamente um computador quântico, muitos candidatos diferentes estão sendo procurados, entre eles (distinguidos pelo sistema físico usado para realizar os qubits):

• Computação quântica supercondutora (qubit implementado pelo estado de pequenos circuitos supercondutores (junções de Josephson))

• Computador quântico de íons presos (qubit implementado pelo estado interno dos íons presos)

• Redes ópticas (qubit implementado por estados internos de átomos neutros presos em uma rede óptica)

• Computador de pontos quânticos, baseado em spin (por exemplo, o computador quântico Loss-DiVincenzo) (qubit dado pelos estados de spin de elétrons presos)

• Computador de pontos quânticos, baseado em espaço (qubit dado pela posição do elétron em ponto quântico duplo)

• Ressonância magnética nuclear em moléculas em solução (RMN de estado líquido) (qubit fornecido por rotações nucleares na molécula dissolvida)

• Computadores quânticos Kane de RMN de estado sólido (qubit realizado pelo estado de rotação nuclear de doadores de fósforo em silício)

• Computadores quânticos de elétrons em hélio (qubit é a rotação do elétron)

• Eletrodinâmica quântica de cavidades (CQED) (qubit fornecido pelo estado interno de átomos presos acoplados a cavidades de alta fineza)

• Ímã molecular (qubit dado pelos estados de rotação)

• Computador quântico de ESR baseado em fulereno (qubit baseado na rotação eletrônica de átomos ou moléculas envoltas em fulerenos)

• Computador quântico óptico linear (qubits realizados pelo processamento de estados de diferentes modos de luz através de elementos lineares, como espelhos, divisores de feixe e deslocadores de fase)

• Computador quântico baseado em diamante (qubit realizado por rotação eletrônica ou nuclear de centros de vacinação com nitrogênio em diamante)

• Computador quântico baseado em condensado de Bose-Einstein

• Computador quântico baseado em transistor - computadores quânticos de cadeia com arrastamento de orifícios positivos usando uma armadilha eletrostática

• Computadores quânticos inorgânicos dopados com íons metálicos de terras raras e metais (qubit realizado pelo estado eletrônico interno de dopantes em fibras ópticas)

• Computadores quânticos baseados em nanoesferas de carbono metálicas

O grande número de candidatos demonstra que o tópico, apesar do rápido progresso, ainda está engatinhando. Há também uma grande quantidade de flexibilidade.