จะเกิดอะไรขึ้นถ้า qubits ที่แยกออกเป็นสองส่วนแยกกันผ่านประตู C-NOT


10

สมมติว่าฉันเปลี่ยนสถานะดังนี้

  1. ผมเริ่มต้นด้วยรัฐ\|0|0|0|0
  2. ฉันพัวพันกับ qubits ที่ 1 และ 2 (พร้อม H gate และ C-NOT)
  3. จากนั้นฉันก็พัวพัน qubits ที่ 3 และ 4 ในลักษณะเดียวกัน

ถ้าฉันพยายามใช้เกต H และ C-NOT กับคำลงท้ายที่ 2 และ 3 qubits ระบบทั้งหมดจะยุ่งเหยิงไหม จะเกิดอะไรขึ้นกับ qubits ที่ 1 และ 4 ในกรณีนั้น

( ข้ามโพสต์จาก Physics.SE )



2
ฉันได้เน้นการโพสต์ของคุณลงในคำถามแรกที่คุณถามซึ่งน่าสนใจยิ่งกว่าของทั้งสอง คุณควรพยายามหลีกเลี่ยงการถามคำถามมากกว่าหนึ่งคำถามต่อการโพสต์เว้นแต่ว่าพวกเขาจะมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิด
Niel de Beaudrap

มันจะดีถ้าคำถามรวมวงจรควอนตัมชัดเจนเพื่อให้เห็นภาพประตูที่ใช้อย่างไม่เท่ากัน
agaitaarino

1
ขอบคุณสำหรับคำถามของคุณ! อย่างที่คนอื่นพูดกันดีกว่าที่จะมีหนึ่งคำถามต่อโพสต์ หากคุณโพสต์คำถามที่สองเป็นคำถามแยกต่างหากฉันมั่นใจว่าคุณจะได้รับคำตอบโดยละเอียดเช่นกัน แม้ว่าคำตอบของ DaftWullie ก็ทำได้ดีเช่นกัน
James Wootton

ขอบคุณสำหรับการตอบกลับที่รวดเร็วมาก ฉันเป็นคนที่ไม่มีแรงจูงใจในการคำนวณควอนตัมนี้ ฉันเพิ่งดู 'การคำนวณควอนตัมสำหรับลิงก์ที่กำหนด' ( youtu.be/X2q1PuI2RFI?list=PL1826E60FD05B44E4 ) เพลย์ลิสต์จาก youtube ตอนนี้ฉันกำลังพยายามสร้างห้องสมุดการเขียนโปรแกรมเพื่อเลียนแบบ QC (ฉันรู้ว่ามีอยู่แล้ว) ใครสามารถเชื่อมโยงแหล่งที่มากับฉันได้บ้างซึ่งฉันสามารถเรียนรู้สิ่งทางเทคนิคทั้งหมดได้หรือไม่ เช่นฉันไม่รู้วัตถุประสงค์ของ 'ρ' จนกระทั่งคำตอบ (ฉันจำเป็นต้องถามคำถามนี้เป็นคำถามใหม่หรือไม่)
Midhun XDA

คำตอบ:


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)
มาจัดเรียงกันใหม่กันหน่อย โปรดทราบว่าเราต้องการสถานะทั้งหมดของระบบทั้งหมด คุณไม่สามารถพูดคุยเกี่ยวกับสถานะของ qubits 1 และ 4 แยกกันได้เนื่องจากการพัวพัน
|Ψ=((|0|1)|1(|10+|01)+(|0+|1)|0(|00+|11))/(22)

คำถามของ "มันยังคงเข้าไปพัวพันกับ" คือตรงไปตรงมา "ใช่" แต่นั่นเป็นเรื่องเล็กน้อยของปัญหาที่ซับซ้อนมากขึ้น มันเป็นทอดในแง่ที่ว่ามันไม่ได้เป็นรัฐสินค้าpsi_4}|ψ1|ψ2|ψ3|ψ4

วิธีง่ายๆในการดูว่ารัฐนี้ถูกทอดทิ้งคือการเลือกสองฝ่ายคือการแบ่ง qubits ออกเป็นสองฝ่าย ตัวอย่างเช่นลอง qubit 1 เป็นฝ่ายเดียว (A) และคนอื่น ๆ ทั้งหมดเป็นฝ่าย B หากเราหาสถานะที่ลดลงของพรรค A สถานะผลิตภัณฑ์ (unangangled) จะต้องให้สถานะที่บริสุทธิ์ ในขณะเดียวกันหากสถานะที่ลดลงไม่บริสุทธิ์คือมีอันดับมากกว่า 1 รัฐจะเข้าไปพัวพันอย่างแน่นอน ตัวอย่างเช่นในกรณีนี้ มีอันดับ 2 ที่จริงแล้วมันไม่ได้ ไม่ว่าคุณจะทำอะไรระหว่าง qubits 2 และ 3 ในขณะที่ρA

ρA=Tr(|ΨΨ|)=I2,
ρAเป็นอิสระจากการรวมกันนั้น มันไม่สามารถลบสิ่งกีดขวางที่สร้างด้วย qubit 1 (อาจแพร่กระจายระหว่าง qubits 2 และ 3) ความจริงที่ว่าคุณต้องดู bipartitions ต่าง ๆ เพื่อดูว่า qubits ใดที่เกี่ยวพันกับซึ่งเริ่มขึ้นแล้วเพื่อบ่งชี้ถึงความซับซ้อนบางอย่าง สำหรับรัฐบริสุทธิ์มันก็เพียงพอที่จะดูแต่ละ bipartitions 1 qubit กับส่วนที่เหลือ ถ้าเมทริกซ์ความหนาแน่นที่ลดลงเหล่านี้แต่ละอันดับ 1 สถานะทั้งหมดของคุณจะแยกกันไม่ออก

ที่เกี่ยวข้องกับคำถามของคุณคุณอาจต้องการค้นหาปัญหาของ "คู่สมรสคนเดียวของสิ่งกีดขวาง" - ยิ่ง qubit 1 ที่ยุ่งอยู่กับ qubit 2, qubit ที่ยุ่งน้อยกว่า 1 อยู่กับ qubit 3 (ตัวอย่าง) และสามารถหาค่าได้ใน หลายวิธี คุณสามารถถามคำถามเกี่ยวกับ วิธีหนึ่งคือดูว่าประเภทของการพัวพันสามารถแปลงเป็นประเภทที่แตกต่างกัน (มักเรียกว่า "คลาสเทียบเท่าของ SLOCC") ตัวอย่างเช่นด้วย 3 qubits ผู้คนสร้างความแตกต่างระหว่างความยุ่งเหยิงของ W-state ซึ่งดูเหมือนและ GHZ-entanglement ที่ดูเหมือนเช่นเดียวกับพัวพันสองฝ่ายระหว่างคู่ต่าง qubits และรัฐที่แยกกันไม่ออก| 000 + | 111 |001+|010+|100|000+|111

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.