Для простого прикладу припустимо, у вас є два кубіти у визначених станах і | 0 ⟩ . Комбінований стан системи є | 0 ⟩ ⊗ | 0 ⟩ або | 00 ⟩ в стенографії.| 0⟩| 0⟩| 0⟩⊗ | 0⟩| 00⟩
Тоді, якщо ми застосуємо до кубітів наступні оператори (зображення вирізане із сторінки вікі надмірного кодування ), отриманий стан є заплутаним станом, одним із станів дзвону .
По-перше, на зображенні у нас є гамамарові ворота, що діють на перший кубіт, який у більш довгій формі є так що це оператор ідентичності на другому кубіті.Н⊗ Я
Матриця гадамара виглядає як
де впорядковано основу{| 0⟩,| 1⟩}.
Н= 12-√( 111- 1)
{ | 0 ⟩ , | 1 ⟩ }
Тож після дії оператора гадамард держава зараз є
( Н⊗ Я) ( | 0 ⟩ ⊗ | 0 ⟩ ) = Н| 0⟩⊗I| 0⟩= 12-√( | 0 ⟩ + | 1 ⟩ ) ⊗ ( | 0 ⟩ ) = 12-√( | 00 ⟩ + | 10 ⟩ )
Наступна частина схеми - це керований не затвор, який діє лише на другий кубіт, якщо перший кубіт є .1
Ви можете представляти як | 0 ⟩ ⟨ 0 | ⊗ I + | 1 ⟩ ⟨ 1 | ⊗ X , де | 0 ⟩ ⟨ 0 | є оператором проекції на біт 0 або в матричній формі ( 1 0 0 0 ) . Аналогічно | 1 ⟩ ⟨ 1 | є ( 0 0 0 1 ) .СNО Т| 0⟩⟨0 | ⊗Я+ | 1 ⟩ ⟨ 1 | ⊗ X| 0⟩⟨0 |0( 1000)| 1⟩⟨1 |( 0001)
Оператор - це оператор бітового перевороту, представлений у вигляді ( 0 1 1 0 )X(0110) .
Загалом матриця становить ( 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 )CNOT⎛⎝⎜⎜⎜1000010000010010⎞⎠⎟⎟⎟
Коли ми застосовуємо ми можемо використовувати матричне множення, записуючи наш стан як вектор ( 1CNOT, або ми можемо просто використовувати форму виробу тензора.⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜12√012√0⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟
CNOT(12–√(|00⟩+|10⟩))=12–√(|00⟩+|11⟩)
Ми бачимо, що для першої частини держави перший біт дорівнює 0 , тому другий біт залишили в спокої; друга частина держави | 10 ⟩ перший біт дорівнює 1 , так що другий біт перевертається від 0 до 1|00⟩0|10⟩101 .
Наш остаточний стан -
12–√(|00⟩+|11⟩)
, який є одним з чотирьох станів Bell , які максимально заплутані стану.
00
Порівняйте, наприклад, із цим станом:
12(|00⟩+|01⟩+|10⟩+|11⟩).
12√(|00⟩+|01⟩)01
01
Оновлення 1: Міні-посібник із позначення QM / QC / Dirac
{|0⟩,|1⟩}H=span{|0⟩,|1⟩} є векторний простір.
|0⟩(10)|1⟩(01)Xσx|0⟩↦|1⟩|1⟩↦|0⟩(0110)
nH⊗n:=H⊗H⊗⋯⊗Hn−times|0⟩⊗|1⟩⊗|1⟩⊗…⊗|0⟩|011…0⟩
H⊗2=H⊗H{|0⟩⊗|0⟩,|0⟩⊗|1⟩,|1⟩⊗|0⟩,|1⟩⊗|1⟩}{|00⟩,|01⟩,|10⟩,|11⟩}
3
{|000⟩,|001⟩,|010⟩,|011⟩,|100⟩,|101⟩,|110⟩,|111⟩}.
|0⟩⊗|0⟩=(10)⊗(10):=⎛⎝⎜⎜⎜1⋅(10)0⋅(10)⎞⎠⎟⎟⎟=⎛⎝⎜⎜⎜1000⎞⎠⎟⎟⎟
і
|0⟩⊗|1⟩=(10)⊗(01):=⎛⎝⎜⎜⎜1⋅(01)0⋅(10)⎞⎠⎟⎟⎟=⎛⎝⎜⎜⎜0100⎞⎠⎟⎟⎟
тощо
|1⟩⊗|0⟩=⎛⎝⎜⎜⎜0010⎞⎠⎟⎟⎟,|1⟩⊗|1⟩=⎛⎝⎜⎜⎜0001⎞⎠⎟⎟⎟
X1X2:=X⊗X
X1X2=X⊗X=(0110)⊗(0110)=⎛⎝⎜⎜⎜0⋅(0110)1⋅(0110)1⋅(0110)0⋅(0110)⎞⎠⎟⎟⎟=⎛⎝⎜⎜⎜0001001001001000⎞⎠⎟⎟⎟
CNOT|0⟩⟨0|⊗I+|1⟩⟨1|⊗X∗(1000)⊗(1001)+(0001)⊗(0110)CNOT
2nn8×8416×16
∗|0⟩⟨0|⟨0|1⟩|0⟩|1⟩X=|0⟩⟨1|+|1⟩⟨0|
P0=|0⟩⟨0|P2=PP†=P