Sviluppo di porte logiche quantistiche

In questo testo tratteremo alcuni punti importanti nel campo della computazione quantistica, analizzando in particolare certi aspetti di fondo della realizzazione delle porte logiche quantistiche. Dopo una breve introduzione sulla computazione ed alcune caratteristiche particolari, proprie del mondo quantico, da tenere in considerazione nella realizzazione dei QuBit, l'entità in cui viene immagazzinata l'informazione equivalente al bit classico dei computatori, inizieremo la discussione sulla realizzazione delle porte logiche quantistiche. Tratteremo di come viene descritto un QuBit, dai suoi stati rappresentati tramite operatore di densità, che nel caso di una singola unità si riduce alla cosiddetta sfera di Bloch. Discuteremo di conseguenza sia le porte logiche quantistiche che operano su singolo QuBit che di controllo, specialmente tratteremo l'importanza di poter avere una porta universale equivalente al NAND. Tutto questo per poi argomentare come sia possibile realizzare una implementazione fisica. Delle varie possibilità tratteremo le trappole ioniche, dove vengono usati gli stati interni della struttura iperfine e dei livelli vibrazionali degli ioni per rappresentare il QuBit. Questo specialmente per la capacità dello stato interno, piuttosto che quello vibrazionale, di avere lunghi periodi di coerenza. Argomenteremo su come sia possibile realizzare delle porte logiche quantistiche per questa metodologia, con maggior premura riguardo alla C-NOT (Contolled-NOT). Questo a dimostrare che un implementazione di queste porte è possibile ed effettivamente realizzata sperimentalmente. Concluderemo questa dissertazione con una breve analisi critica della metodologia studiata e una prospettiva su possibili impieghi futuri.