Kvantový teleportační obvod

Aby bylo možné teoretický základ teleportace realizovat, je nutné navrhnout kvantový obvod, který by to dokázal. Gilles Brassard vytvořil obvod, který umí teleportovat qubit s použitím bran působících nejvýše na dva qubity. Brassardův obvod je znázorněn na obrázku.

Obrázek: Brassardův teleportační obvod: Obvod je rozdělen na dvě části. Jedna část tvoří obvod Alice a obsahuje bránu L, která ji umožňuje proplést částice $B$ a $C$. Bránou R pak proplete stav $\vert\psi\rangle$ s částicemi $B$ a $C$. Následně provede Bellovo měření $M$ částic $A$ a $B$, jehož výsledek oznámí dvěma bity Bobovi (vlnovky). Stavy částic $A$ a $B$ měřením zkolabují a částice $C$ přejde do jednoho ze čtyř možných stavů. Bob využije informace od Alice jako vstupy do své části obvodu a pomocí bran S a T provede nutné rotace k úpravě stavu částice $C$. Brány XOR jsou označeny symbolem $\oplus$.

Obvod se skládá z dvou-qubitové brány XOR a dále z jedno-qubitových bran:

$$\textbf{\textit{R}} = \frac{1}{\sqrt{2}} \left( \begin{array}... ...eft( \begin{array}{cc} 1 & -1 \\ 1 & 1 \\ \end{array} \right).$$

Tyto brány jsou operátory rotace na qubitech a z vlastních stavů generují superpozice stavů (odpovídají Hadamardovým branám H' a H''). Brány S a T provádí na qubitech fázový posun.

$$\textbf{\textit{S}} = \frac{1}{\sqrt{2}} \left( \begin{array... ...ft( \begin{array}{cc} -1 & 0 \\ 0 & -i \\ \end{array} \right).$$

Na závěr nás může zajímat odpověď na otázku, k čemu se může kvantová teleportace hodit. Je zřejmé, že teleportování stavu znemožňuje i teoretické odposlouchávání přenosu, protože informace žádným komunikačním kanálem neputuje. Navíc Alice ani nemusí tušit, kde se právě Bob se svou propletenou částicí nachází, protože stačí, aby například vysílačem rozeslala klasickou zprávu do všech směrů. Také pro implementaci kvantového počítače je teleportace zajímavé téma s ohledem na přenášení qubitů mezi částmi kvantového procesoru. Protože kvantová teleportace je pouze protokol popisující zaslání kvantového stavu, nesouvisí přímo s existencí kvantového počítače, a proto je její realizace možná již dnes. První úspěšné teleportace na mikro- i makroskopické vzdálenosti byly provedeny v letech 1997 a 1998.