[МУЗЫКА] [МУЗЫКА] Для демонстрации алгоритма Дойча давайте рассмотрим простейший квантовый компьютер на двух кубитах, который вы, при желании, можете собрать у себя дома или в лаборатории. Вот как выглядит наш квантовый компьютер. Вся конструкция располагается на массивной ровной плите ДСП. Источником фотонов, которые будут переносить наши кубиты, является красный лазер, длина волны — 650 нанометров и мощность 100 милливат. Каждый фотон будет переносить у нас два кубита. Первый кубит — позиция фотона в интерферометре, второй — поляризация. Выйдя из лазера, фотоны проходят через линейный поляризатор. Вообще говоря, для сеанса вычисления нам достаточно одного фотона. Фотон проходит через линейный поляризатор, уже знакомый нам, и попадает в интерферометр Маха — Цендера, состоящий из двух полупрозрачных зеркал и двух обычных зеркал. Полупрозрачные зеркала выполнены в виде светоделительных кубиков. Обратите внимание, что кубики должны быть неполяризационные — они не должны менять поляризацию наших фотонов. И обычные зеркала должны быть без стеклянного покрытия, обычные металлические зеркала — поскольку стеклянное покрытие создает дополнительную отраженную волну, которая портит нам интерференцию. Такими зеркалами, например, пользуются стоматологи. Квантовый оракул у нас будет выполняться в виде вот таких вот волновых пластин, полуволновых пластин для красного цвета. Вообще говоря, волновую пластину можно простейшую сделать из куска скотча, но, для того чтобы у нас запаздывание происходило ровно на половину длины волны, надо, конечно, заказать полуволновые пластины для красного цвета. Результатом измерения для нас будет интерференционная картина, которую вы видите на экране. И по характеру и виду этой интерференционной картины мы будем судить о результате нашего измерения. Посмотрим на наш квантовый компьютер сверху. Итак, мы снова видим лазер, линейный поляризатор, светоделительные кубики, зеркала и полуволновые пластины внутри интерферометра. Интерферометр Маха — Цендера действует следующим образом. При прохождении первого полупрозрачного зеркала фотон имеет две равновероятные возможности: отразиться и пойти по левому плечу интерферометра или пройти зеркало насквозь и пойти по правому плечу. Таким образом, до измерения фотона мы имеем суперпозицию двух его состояний: фото в левом плече и фотон в правом плече интерферометра. На обоих путях стоят зеркала, отражающие фотон во второй светоделительный кубик, где опять есть две возможности: левый фотон может пройти насквозь или отразиться и правый фотон может пройти насквозь или отразиться. Давайте посмотрим верхний выход из интерферометра. В него попал левый фотон, который прошел зеркало насквозь, и правый фотон, который отразился от этого зеркала. При этом мы помним, что это один и тот же фотон, и, значит, он может проинтерферировать сам с собой. И, значит, на экране сверху, да и на экране слева мы увидим интерференционную картину. Разберем принцип действия полуволновой пластины. Мы уже говорили с вами о кристаллах с оптической осью. На прошлом занятии я показывал вам линейные поляризаторы, которые пропускают свет, поляризованный вдоль одной оси, и не пропускают фотоны, поляризованные вдоль второй, перпендикулярной, оси. Кристаллы, используемые в волновых пластинах устроены похожим образом: у них тоже есть ось, вдоль которой фотоны проходят беспрепятственно, формируя так называемые обыкновенный луч. Фотоны, поляризованные вдоль перпендикулярной оси, тоже проходят через кристалл, но медленнее, с некоторым запозданием, формируя необыкновенный луч. И можно подобрать толщину кристалла таким образом, чтобы фотон проходил через кристалл с замедлением ровно на половину длины волны, что соответствует умножению волновой функции этого фотона на − 1. Давайте посмотрим, как действует такой кристалл на луч, расположенный под некоторым углом, скажем θ, к оптической оси кристалла. Его вертикальная составляющая пройдет без изменений, а горизонтальная составляющая домножится на −1, и мы получим поворот поляризации относительно оптической оси кристалла на угол 2θ.
