Що станеться, якщо два окремо заплутані кубіти проходять через ворота C-NOT?


10

Припустимо, я перетворюю стан так:

  1. Я починаю зі стану .|0⟩⊗|0⟩⊗|0⟩⊗|0⟩
  2. Я заплутаю 1-й та 2-й кубіти (з Н-воротами та С-НЕ).
  3. Потім я однаково заплутаю 3-й і 4-й кубіти.

Якщо я спробую застосувати H gate та C-NOT до 2-го та 3-го кубітів післязаписів, чи буде вся система заплутана? Що відбувається з 1-м та 4-м кубітами в такому випадку?

( Перехресне повідомлення від Physics.SE )



2
Я зосередив вашу публікацію до першого питання, яке ви задали, що цікавіше з двох. Вам слід намагатися уникати задавати більше одного запитання на кожну публікацію, якщо вони не є дуже тісно пов'язаними.
— Ніль де Бодорап

Було б також непогано, якби питання включало явний квантовий контур, щоб недвозначно візуалізувати ворота, які застосовуються.
— agaitaarino

1
Дякуємо за запитання! Як говорили інші, краще мати одне запитання на кожну посаду. Якщо ви повторно поставите друге запитання як окреме питання, я впевнений, що ви також отримаєте детальну відповідь на це. Хоча відповідь DaftWullie також добре справляється.
— Джеймс Вуттон

Дякую за дуже швидку відповідь. Я є нобієм цього квантового обчислювального поля. Нещодавно я дивився на YouTube список "квантових обчислень для визначеного" [посилання] ( youtu.be/X2q1PuI2RFI?list=PL1826E60FD05B44E4 ). Тепер я намагаюся створити бібліотеку програмування для емуляції QC (я знаю, що вже є). Хтось може зв’язати мені якесь джерело, що я можу насправді вивчити всі технічні речі? мовляв, я не знав мети 'ρ', поки не отримав відповідь. (чи потрібно мені ставити це як нове запитання?)
— Midhun XDA,

Відповіді:


10

( | 0 ⟩ ( | 0 ⟩ + | 1 ⟩ ) + | 1 ⟩ ( | 0 ⟩ - | 1 ⟩ ) ) ⊗ ( | 00 ⟩ + | 11 ⟩ ) / ( 2

(|00⟩+|11⟩)⊗(|00⟩+|11⟩)/2
(|0⟩(|0⟩+|1⟩)+|1⟩(|0⟩-|1⟩))⊗(|00⟩+|11⟩)/(22)
(|0⟩⊗(|0⟩⊗(|00⟩+|11⟩)+|1⟩⊗(|10⟩+|01⟩))+|1⟩⊗(|0⟩⊗(|00⟩+|11⟩)-|1⟩⊗(|10⟩+|01⟩)))/(22)
Давайте трохи переставимо це як Зверніть увагу, що нам потрібен повний стан всієї системи. Дійсно не можна говорити про стан кубітів 1 і 4 окремо через заплутаність.
|Ψ⟩=((|0⟩-|1⟩)|1⟩(|10⟩+|01⟩)+(|0⟩+|1⟩)|0⟩(|00⟩+|11⟩))/(22)

Питання "чи все ще заплуталося" прямо "так", але це насправді дрібниця набагато складнішого питання. Це заплутано в тому сенсі, що це не стан продукту .|ψ1⟩⊗|ψ2⟩⊗|ψ3⟩⊗|ψ4⟩

Один з простих способів зрозуміти, що цей стан заплутаний, - це вибрати поділ, тобто розкол кубітів на дві сторони. Наприклад, візьмемо кубіт 1 за одну сторону (A), а всі інші - як партію B. Якщо ми розробимо зменшений стан партії A, стан продукту (нерозбірливий) повинен був би дати чистий стан. Тим часом, якщо зменшений стан не є чистим, тобто має ранг більше 1, стан, безумовно, заплутався. Наприклад, у цьому випадку має ранг 2. Насправді це не так не важливо, що ви робили між кубітами 2 і 3, як

ρА=Тр(|Ψ⟩⟨Ψ|)=Я2,
ρАє незалежним від цього унітарного; він не може видалити заплутаність, створену кубітом 1 (просто можливо розподілити його між кубітами 2 і 3). Той факт, що вам потрібно подивитися на різні розподіли, щоб побачити, які кубіти заплуталися, з якими вже починає вказувати на деяку складність. Для чистих станів достатньо переглянути кожен з розділів 1 кубіта з рештою. Якщо кожна з цих матриць зниженої щільності є рангом 1, весь ваш стан можна розділити.

Що стосується вашого запитання, ви, можливо, хочете розглянути питання про "моногамію заплутування" - чим більше заплутаний кубіт 1 є з кубітом 2, тим менше заплутаний кубіт 1 є з кубітом 3 (наприклад), і це можна кількісно визначити в різними способами. Так само ви можете задати питання про те, "який там заплутаність?". Один із підходів полягає у вивченні того, які типи заплутань можна перетворити на різні типи (часто їх називають "класами еквівалентності SLOCC"). Наприклад, з 3-х кубітів люди роблять різницю між заплутуванням W-стану, яке виглядає як і GHZ-переплутування, схоже на , а також двостороннє переплутування між різними парами кубітів та роздільний стан з іншого.|001⟩+|010⟩+|100⟩|000⟩+|111⟩

Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.