핵자기공명 양자 컴퓨터

핵자기공명 양자 컴퓨터(영어: nuclear magnetic resonance quantum computer)는 양자 컴퓨터의 큐빗을 표현하기 위해 분자의 스핀 상태를 이용한다. 핵자기공명(NMR)은 다른 양자 컴퓨터와는 달리 계의 앙상블을 이용하고 있는데, 이 분자에서 앙상블은 열역학적 평형을 이용해 초기화된다. (양자 통계 역학 참조) 수학에서 표현할 때, 이 상태는 밀도 행렬을 통해 표현된다.

${\displaystyle \rho ={\frac {e^{-\beta H}}{\operatorname {Tr} (e^{-\beta H})}},}$

알라닌분자. 핵자기공명을 이용한 양자컴퓨터 개발에 이용되고 있다.여기서 큐빗을 구현하는 것은 검게 표시된 탄소 분자들의 스핀상태를 이용한다.

이 방정식에서 H는 개개 분자의 해밀토니안이다.

${\displaystyle \beta =({\mbox{Boltzmann constant}}\cdot {\mbox{temperature}})^{-1}={\frac {1}{k\,T}}}$

NMR 양자 컴퓨터에서 계산을 할때는 강한 자기장을 걸어둔 앙상블에, 강력한 자석을 이용해 자기장 펄스를 가해서 상태를 바꾼다. (핵자기공명 참조)

NMR 기술을 기반으로 한 양자 알고리즘을 실행해보려는 노력이 몇 번 성공한 예가 있다. 2001년 NMR 양자 컴퓨터를 이용해 7비트 짜리 큐빗을 구현해, 쇼어의 알고리즘을 실행하는 것에 성공했다고 한다.^[1]