Ворота CNOT на заплутаних кубітах


9

Я намагався створити стан Грінбергера-Хорна-Цейлінгера (GHZ) для N держави, що використовують квантові обчислення, починаючи з |000...000 (N разів)

Пропоноване рішення полягає в тому, щоб спочатку застосувати трансформацію Адамара на перший кубіт, а потім запустити цикл воріт CNOT з першим кубітом усіх інших.

Я не можу зрозуміти, як я можу виконати CNOT (q1,q2) якщо q1 є частиною заплутаної пари, як держава Белл B0 що формується тут після перетворення Хадамарда.

Я знаю, як написати код для нього, але алгебраїчно, чому цей метод правильний і як це робиться? Дякую.

Відповіді:


3

Я не можу зрозуміти, як я можу виконати CNOT (q1,q2) якщо q1 є частиною заплутаної пари, як держава Белл B0 що формується тут після перетворення Хадамарда.

Ключ полягає в тому, щоб помітити, що відбувається з обчислювальними базовими станами (або, з цього приводу, будь-яким іншим повним набором базових станів), застосовуючи відповідні квантові ворота. Не має значення, заплутаний чи відокремлений штат. Цей метод завжди працює.

Розглянемо 2-кбіт Белл (з двох кубітів) A і B):

|Ψ=12(|00+|11)

|Ψутворюється рівним лінійним суперпозицією обчислювальних базових станів|00 & |11 (що можна виразити як |0A|0B і |1A|1B відповідно) та |1A|1B. Нам не потрібно турбуватися про інші два обчислювальні бази:|01 і |10 оскільки вони не є частиною суперпозиції держави Белла |Ψ. Затвор CNOT в основному відкидається (тобто робить будь-яке з двох відображень)|0|1 або |1|0) стан кубіта B у випадку, якщо кубітA знаходиться в державі |1інакше він взагалі нічого не робить.

Таким чином, CNOT буде зберігати обчислювальний стан |00так як є. Однак він перетворить обчислювальний базовий стан|11 до |10. Від дії CNOT о|00 і |11, можна вивести дію CNOT на стан суперпозиції |Ψ зараз:

CNOT|Ψ=12(|00+|10)

Редагувати :

У коментарях ви згадуєте, що хочете одного з двох кубітів заплутаного стану |Ψдіяти як контроль (і операція NOT буде застосована до іншого кубіта, скажімо C, залежно від контролю ).

І в цьому випадку ви можете поступити аналогічно, як описано вище.

Запишіть 3-біткий комбінований стан :

|Ψ|0C=12(|0A|0B+|1A|1B)|0C
=12(|0A|0B|0C+|1A|1B|0C)

Скажімо Bє вашим контрольним кубітом.

Ще раз ми просто перевіримо дію CNOT на обчислювальних станах (для 3-кубітної системи), тобто |000 & |110. У стані обчислення|000=|0A|0B|0C зауважте, що стан кубіта B є |0 і кубіт C є |0. З кубітомB знаходиться в стані |0, стан кубіта Cбуде НЕ перевернути. Однак зауважте, що в обчислювальній основі стан|110=|1A|1B|0C кубіт B знаходиться в стані |1 поки кубіт C знаходиться в стані |0. З моменту кубітB знаходиться в стані |1, стан кубіта C буде перевернуто на |1.

Таким чином, ви закінчуєте державу:

12(|0A|0B|0C+|1A|1B|1C)

Це стан Грінбергера-Хорна – Цайлінгера для вашого3 кубіти!


Ми можемо використовувати цей метод, якщо хочемо застосувати CNOT на заплутаній парі. Але я не хочу цього робити. Що я хочу, це взяти перший кубіт заплутаного стануB0 (не можна назвати це q1, оскільки воно нероздільне), і застосувати CNOT до цього (q1) та іншого |0>кубіт. По можливості, будь ласка, покажіть множення форми матриці виконано. Знову дякую.
Сатвік Голеха

@SatvikGolechha Отож, який ви вважаєте кубітом керування (контрольованого НЕ ворота):q1 або "різні |0кубіт "? Відповідь буде залежати від цього.
Санчаян Дутта

Я розглядаю q1бути контрольним бітом. І складність, з якою я стикаюся, полягає в тому, що я не можу розлучитисяq1і, отже, не видно, що робитимуть ворота CNOT q1 і |0>.
Сатвік Голеха

@SatvikGolechha Оновлено відповідь. Гаразд зараз?
Санчаян Дутта

Дякую купу! Використання властивостей продукту Tensor робить все це дуже зрозумілим, і він зараз просто гарно вписується. Я позначив цю відповідь прийнятою.
Сатвік Голеха

7

ψ1=|000ψ2=(HII)ψ1=12(|0+|1)|00=12(|000+|100)ψ3=(CNOT12I)ψ2=12(|000+|110)ψ4=(CNOT13I2)ψ3=12(|000+|111)

CNOTij сам по собі оператор на 2 кубіти, що дають a 4×4унітарна матриця. Ви можете застосувати його до будь-якого штату в РосіїC2C2 не лише ті форми qiqj. Просто запишіть коефіцієнти в обчислювальній основі, де ви знаєте, що робити з точки зоруCNOTijкласичних оборотних обчислень. Тоді просто слідкуйте за носом лінійності.

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.