虽然电子“非”逻辑门的直接量子等价物是不可能存在的，但是目前科学家们已经利用光子实现了最好的近似普适“非”变换——

量子力学与经典物理完全不同，因此量子信息处理与经典信息处理也存在着根本的差别。例如，一个经典位b（b为0或1）具有两个基本的操作过程，即复制（或称克隆）以及“非”操作也称“求反”操作（换句话就是把b变换成1-b）。但是，利用处于基矢10>和|1>态的叠加态的量子位却不可能完成上述操作过程。然而，虽然上述操作不可能通过量子过程精确地完成，但它们的量子近似操作过程是有可能实现的。在最近出版的《自然》杂志上，德玛蒂尼（De Martini）等人报道了他们对量子克隆和非操作的研究。对于后者，他们首次近似实现了普适“非”变换。

德玛蒂尼等人利用光子的偏振态作为量子位。对于任意一个偏振态，量子非逻辑门（正如常规的电子非门一样）会将其转换成相反的偏振态，产生一个偏振态与入射光子偏振态相正交的光子。例如，把竖直偏振光转换成水平偏振光或者把右旋圆偏振光转换成左旋圆偏振光。如果入射光子态是已知的，则量子非门和克隆就将是有可能实现的，因为变换的结果可被计算出来，相应的态也可以被操控。但是，如果对输入态的状态一无所知，则这一方法显然是不可能的。

这里还存在一个自然的附加条件，即对所有可能的输入态，输出态的质量都应该是相同的。也就是说，无论输人光子的偏振态如何，输出光子的偏振态都应与之相反——真正的非操作。量子克隆和非门的这种特性被称为普适量子克隆或普适量子非门。偏振态可通过几何方法用半径为单位长度的球即庞加勒球（Poincaré Sphere）上的点来表示，由此理想普适量子非门应该能够对映球面上的每一个对顶点。从直观上看，只通过旋转显然无法实现这种变换。理想普适量子非门不可能被实现还有一个更深层次的原因，即这一过程需要逆幺正变换。

一个量子过程进行得好坏的程度由“保真度”——成功的处理过程与总过程的比值来定义。对于量佳普适量子克隆机和最佳普适量子非门（即量子复制与求反操作），计算出的保真度分别为5/6和2/3。根据量子理论，利用自发辐射与受激辐射是有可能在光学中实现上述最佳保真度的。

德玛蒂尼等人利用非线性晶体中的参量放大过程产生光子——这种技术被广泛用来产生纠缠光子对。但是，德玛蒂尼等人并没有利用放大系统中的自发过程，而是向晶体中注入一个光子来激发出两个相同的光子（两个克隆体）。当这种情况发生的时候，还会向另一个方向发射出第三个光子。根据理论可知，这个光子或者说得更确切些是它的偏振态，代表了量子非变换的最佳近似。

最近，人们已报道了率先实现近最佳量子克隆的实验工作。德玛蒂尼等人进一步证实了上述结果，获得了0.810的保真度，与理论上的最大值0.833或5/6相比基本相同。而对于首次实现的最佳普适量子非门，德玛蒂尼等人获得了0.630的保真度，接近于理论上的最大值0.666或2/3。

也许人们会注意到最佳保真度2/3还可以通过仅仅是测量处于任选偏振态的光子与产生一个偏振态与之相正交的光子的关系而得到。但正如人们已充分了解到的那样，量子测量会干扰被测系统。因此，即使是上述过程，也不可能是精确完美的。

然而，德玛蒂尼等人演示成功的普适量子非门与当今国际上研制量子逻辑电路和量子计算机这些宏伟目标是非常相一致的。不知道未来的量子计算机是否会用光学方法来实现量子位，但是量子密码术中的量子中继站——长距离传输译码信息标号的装置，将确切地采用光子，并且将包含与德玛蒂尼及其同事所演示的技术相类似的必要的技术。

[Nature，2002年10月24日]