ควอนตัมคอมพิวเตอร์

ฉันสงสัยว่ามีวิธีการเขียนโปรแกรมที่มีวงจรควอนตัมหลายตัวโดยไม่ต้องลงทะเบียนเริ่มต้นใหม่ที่สำหรับแต่ละวงจร000 โดยเฉพาะฉันต้องการเรียกใช้วงจรควอนตัมที่สองหลังจากใช้วงจรแรกดังตัวอย่างนี้: qp = QuantumProgram() qr = qp.create_quantum_register('qr',2) cr = qp.create_classical_register('cr',2) qc1 = qp.create_circuit('B1',[qr],[cr]) qc1.x(qr) qc1.measure(qr[0], cr[0]) qc1.measure(qr[1], cr[1]) qc2 = qp.create_circuit('B2', [qr], [cr]) qc2.x(qr) qc2.measure(qr[0], cr[0]) qc2.measure(qr[1], cr[1]) #qp.add_circuit('B1', qc1) #qp.add_circuit('B2', qc2) pprint(qp.get_qasms()) result = qp.execute() print(result.get_counts('B1')) print(result.get_counts('B2')) แต่น่าเสียดายที่สิ่งที่ฉันได้รับคือผลเหมือนกันสำหรับทั้งสองวิ่ง (เช่นการนับ11สำหรับB1และB2แทน11และ00เป็นครั้งที่สองเช่นถ้าB2มีการเรียกใช้ในรัฐใหม่ที่สมบูรณ์แบบเริ่มต้นบนหลัง00B1

9 algorithm  programming  qiskit 

คอมพิวเตอร์ควอนตัมไอออนที่ถูกดักจับเป็นวิธีที่มีแนวโน้มมากที่สุดในการคำนวณควอนตัมขนาดใหญ่ ความคิดทั่วไปคือการเข้ารหัส qubits ในสถานะอิเล็กทรอนิกส์ของแต่ละไอออนแล้วควบคุมไอออนผ่านแรงแม่เหล็กไฟฟ้า ในบริบทนี้ฉันมักจะเห็นว่าการใช้ระบบไอออนที่ติดอยู่นั้นใช้การทดลอง ions (ดูเช่น1803.10238 ) เป็นเช่นนี้เสมอหรือไม่ ถ้าไม่มีอิออนชนิดอื่น ๆ หรือสามารถใช้ในการสร้างระบบไอออนที่ติดอยู่เหล่านี้ อะไรคือคุณสมบัติหลักที่ไอออนต้องใช้เพื่อสร้างอุปกรณ์ที่ติดกับไอออนอย่างสะดวก40Ca+40Ca+{}^{40}\!\operatorname{Ca}^+

9 physical-realization  architecture  experiment  ion-trap-quantum-computing 

คำเตือน:ฉันเป็นวิศวกรซอฟต์แวร์ที่มีความอยากรู้อยากเห็นเกี่ยวกับการคำนวณควอนตัม แม้ว่าฉันจะเข้าใจแนวคิดพื้นฐานทฤษฎีและคณิตศาสตร์พื้นฐานบางอย่างฉันก็ไม่เคยมีประสบการณ์มาก่อนในโดเมนนี้ ฉันกำลังทำการวิจัยเบื้องต้นเกี่ยวกับสถานะของการพัฒนาซอฟต์แวร์ควอนตัม ส่วนหนึ่งของการวิจัยของฉันคือการประเมิน QDK ของ Microsoft และตัวอย่างบางส่วน (เขียนเป็น Q #) ดังที่ฉันเข้าใจปัญหาการปรับให้เหมาะสมบางอย่าง (การจัดเรียงพนักงานขายการเดินทาง) อาจได้รับการแก้ไขโดยการลดปัญหาดังกล่าวเป็น QUBO หรือ Ising ก่อนจากนั้นจึงแก้ไขปัญหาเหล่านี้ผ่านขั้นตอนวิธีการหลอมควอนตัมหรือ VQE ส่วนหนึ่งของกระบวนการนี้คือการค้นหามิลโตเนียนและแก้สมการชโรดิงเงอร์ นี่คือความเข้าใจของฉันกรุณาแก้ไขให้ฉันถ้าผิด ตัวอย่างการจำลองมิลโตเนียนของ QDK มีตัวอย่างสำหรับการจำลองตาม Ising และ Trotter – Suzuki แต่เมื่อเร็ว ๆ 1Qbit ได้เปิดตัวโซลูชั่นที่ VQE ตาม คำถามของฉันคือทำทุกวิธีที่ระบุไว้ข้างต้น (VQE, Ising, Trotter – Suzuki) ทำสิ่งเดียวกันหรือไม่? นั่นคือประมาณพลังงานพื้นดินของระบบที่กำหนด? ตัวอย่างเช่นตัวอย่างการจำลอง H2 ตามVQEและTrotter – Suzukiทำสิ่งเดียวกันในรูปแบบที่แตกต่างกันมากหรือไม่? ถ้าเป็นเช่นนั้นวิธีการใดควรเป็นที่ต้องการ?

9 algorithm  q#  hamiltonian-simulation 

ตอนนี้ฉันกำลังศึกษาด้วยตนเองโดยใช้หนังสือเป็นหลัก: Quantum Computing a Gentle Introduction โดย Eleanor Rieffel และ Wolfgang Polak การผ่านบทก่อนหน้าและแบบฝึกหัดไปได้ค่อนข้างดี (โชคดีที่บทก่อนหน้ามีตัวอย่างมากมาย) แต่ฉันติดอยู่ในบทที่ 5 ในวงจรควอนตัม แม้ว่าฉันจะเข้าใจแนวคิดที่ผู้เขียนนำเสนอบางทีอาจเป็นเพราะขาดตัวอย่าง แต่ฉันมีปัญหาในการใช้แนวคิดดังกล่าวกับแบบฝึกหัด แบบฝึกหัดที่ฉันมีปัญหา (และที่ฉันไม่สามารถหาคำตอบหรือคำอธิบายอย่างละเอียด / เกริ่นนำสำหรับ) มีดังต่อไปนี้: \\ คำถาม: ออกแบบวงจรสำหรับการสร้าง: |Wn⟩ =1n√( | 0 … 001 ⟩ + | 0 … 010 ⟩ + | 0 … 100 ⟩ ) + ⋯ + …

9 quantum-gate  circuit-construction 

คำถามที่ได้รับแรงบันดาลใจจากบทความนี้จาก IEEE Spectrum บนบล็อกที่มีตัวกรองโพลาไรซ์แตกต่างกันสำหรับใช้ในห้องเรียนและคำถามก่อนหน้าของฉันเกี่ยวกับการเป็นตัวแทนการทดลองสามขั้ว - ฟิลเตอร์ ที่นี่ฉันต้องการไปทางอื่น มีของเล่นคอมพิวเตอร์ควอนตัมเพื่อการศึกษาที่สามารถหาซื้อได้อย่างง่ายดายเช่นครูฟิสิกส์อาจใช้ในห้องเรียนหรือไม่? ฉันจินตนาการว่าที่นี่ชุดตัวกรองโพลาไรซ์หรือตัวแยกลำแสงที่คุณสามารถ (ร่วมกับเลเซอร์) สร้างวงจรควอนตัมที่ง่ายมาก ฉันสนใจวิธีหาประตู CNOT เป็นพิเศษ

9 resource-request  photonics 

ในวรรณคดีเกี่ยวกับ QECC ประตู Clifford ครอบครองสถานะที่สูงขึ้น ลองพิจารณาตัวอย่างต่อไปนี้ที่รับรองสิ่งนี้: เมื่อคุณศึกษาโคลงโค้ดคุณจะต้องศึกษาวิธีการทำประตู Clifford ที่เข้ารหัส (แยกจากกัน) แม้ว่าจะไม่สามารถใช้งานได้ตามขวาง) เนื้อหาเบื้องต้นทั้งหมดใน QECC เน้นที่การดำเนินการ Clifford ที่เข้ารหัสในรหัสควอนตัม และให้เน้นที่ประตู Clifford (เช่นแม้ว่าจะไม่ได้ทำการเข้ารหัสประตู Clifford ในรหัสควอนตัม) หัวข้อทั้งหมดของการกลั่นรัฐมายากล * ขึ้นอยู่กับการจัดหมวดหมู่ของการดำเนินงานบางอย่าง (รวมถึงประสิทธิภาพการทำงานของประตู Clifford) เช่นการดำเนินงานที่มีต้นทุนต่ำในขณะที่ตัวอย่างเช่นการแสดง Toffoli ประตูหรือ -gate เป็น การดำเนินงานที่มีต้นทุนสูงกว่าπ/ 8π/8\pi/8 คำตอบที่เป็นไปได้: นี้ได้รับการพิสูจน์ในบางสถานที่ในวรรณคดีสำหรับเช่น Gottesman ของวิทยานิพนธ์ปริญญาเอกและเอกสารจำนวนมากโดยเขาและยังอยู่ในhttps://arxiv.org/abs/quant-ph/0403025 เหตุผลที่ให้ไว้ในสถานที่เหล่านี้คือเป็นไปได้ที่จะแสดงคลิฟฟอร์ดบางประตูตามขวาง ในทางตรงกันข้ามมันไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะหาการประยุกต์ใช้ข้ามประตูที่ไม่ใช่คลิฟฟอร์ดในรหัสควอนตัม ฉันยังไม่ได้ตรวจสอบตัวเอง แต่เพียงไปตามงบที่ Gottesman ทำในปริญญาเอกของเขา วิทยานิพนธ์และบทความวิจารณ์บางส่วน การไม่สามารถทำการเกตเกตที่เข้ารหัสตามขวางบนรหัสควอนตัมได้ทันทีจะทำให้ค่าใช้จ่ายในการเกตดังกล่าวในโค้ดเพิ่มขึ้นในทันที และด้วยเหตุนี้การทำประตู Clifford จึงเข้าสู่หมวดที่มีต้นทุนต่ำในขณะที่ประตูที่ไม่ใช่ Clifford จะเข้าสู่หมวดที่มีราคาสูง …

9 error-correction  stabilizer-code 

พิจารณาเกมต่อไปนี้: ฉันพลิกเหรียญที่ยุติธรรมและขึ้นอยู่กับผลลัพธ์ (ไม่ว่าจะเป็นหัว / ก้อย) ฉันจะให้หนึ่งในสถานะต่อไปนี้: |0⟩ or cos(x)|0⟩+sin(x)|1⟩.|0⟩ or cos⁡(x)|0⟩+sin⁡(x)|1⟩.|0\rangle \text{ or } \cos(x)|0\rangle + \sin(x)|1\rangle. ที่นี่ xxxเป็นมุมคงที่ที่รู้จัก แต่ฉันไม่ได้บอกคุณว่าฉันให้คุณรัฐไหน ฉันจะอธิบายขั้นตอนการวัดได้อย่างไร (เช่นพื้นฐานของควอร์ตออร์โธปรกติ) เพื่อคาดเดาสถานะที่ฉันได้รับในขณะที่เพิ่มโอกาสที่จะถูก? มีทางออกที่ดีที่สุดหรือไม่? ฉันได้เรียนรู้การคำนวณควอนตัมด้วยตนเองและฉันได้เจอแบบฝึกหัดนี้ ฉันไม่รู้จริงๆว่าจะเริ่มยังไงและฉันจะขอขอบคุณความช่วยเหลือ ฉันคิดว่ากลยุทธ์ที่ดีคือการเปลี่ยนแปลงมุมฉากด้วย [cos( x )บาป( x )- บาป( θ )cos( θ )] .[cos⁡(x)−sin⁡(θ)sin⁡(x)cos⁡(θ)].\begin{bmatrix} \cos(x) & -\sin(\theta)\\ \sin(x) & \cos(\theta) \end{bmatrix}. ไม่สามารถก้าวหน้าได้มาก ...

9 quantum-state  measurement  games 

ในการจำลองการปรับปรุงวงจร Stabilizerโดย Aaronson และ Gottesman นั้นจะอธิบายวิธีการคำนวณตารางที่อธิบายผลิตภัณฑ์ Pauli tensor ซึ่ง X และ Z ที่สังเกตได้ของแต่ละ qubit ได้รับการจับคู่กับวงจร Clifford นี่คือตัวอย่างวงจร Clifford: 0: -------@-----------X--- | | 1: ---@---|---@---@---@--- | | | | 2: ---|---|---@---|------- | | | 3: ---@---@-------Y------- และตารางอธิบายว่ามันทำหน้าที่อย่างไรกับ X และ Z ที่สามารถสังเกตได้ของแต่ละ qubit: +---------------------+- | 0 1 2 3 | +------+---------------------+- | …

9 pauli-gates  clifford-group 

หมายเลขของพระเจ้าเป็นกรณีที่เลวร้ายที่สุดของอัลกอริทึมของพระเจ้าซึ่งก็คือ ความคิดที่เกิดขึ้นในการอภิปรายของวิธีการแก้ปริศนาลูกบาศก์รูบิค แต่ยังสามารถนำไปใช้กับปริศนา combinatorial อื่น ๆ และเกมคณิตศาสตร์ มันหมายถึงอัลกอริทึมใด ๆ ที่สร้างโซลูชันที่มีการเคลื่อนไหวน้อยที่สุดที่เป็นไปได้แนวคิดที่ว่าผู้รอบรู้จะรู้ขั้นตอนที่ดีที่สุดจากการกำหนดค่าใด ๆ ก็ตาม การคำนวณหมายเลขของพระเจ้าให้เท่ากับ 20 ใช้ "เวลา CPU 35 ปีของการใช้งาน (คลาสสิก)" การเร่งความเร็วแบบใดที่สามารถทำได้ด้วยวิธีการควอนตัม?

9 algorithm  speedup  complexity-theory  mathematics  quantum-walks 

สำหรับการดำเนินงานของอัลกอริทึมควอนตัมที่แน่นอนฉันจำเป็นต้องสร้าง multi-qubit (ในกรณีนี้ gate-Z แบบสามควอบิต) จากชุดของเกตประตูเบื้องต้นดังแสดงในรูปด้านล่าง . ประตูที่ฉันสามารถใช้ได้คือ ประตู Pauli X , Y , ZX,Y,Z\rm X, Y, Z และพลังทั้งหมดของพวกเขา (เช่น Pauli ทั้งหมดจะหมุนขึ้นเป็นปัจจัยเฟส) อีเอ็กซ์พี (ฉันθ | 11⟩⟨11 | )exp(iθ|11⟩⟨11|){\rm exp}(i\theta|11\rangle\langle11|) (หมุนประมาณ | 11⟩⟨11 ||11⟩⟨11||11\rangle\langle11| โปรเจ็กเตอร์) HH\rm H (Hadamard) คXCX\rm C_X (single-qubit Controll-X หรือ CNOT) คZCZ\rm C_Z (single-qubit Controll-Z) และ SS\rm S …

9 quantum-gate  gate-synthesis 

ฉันถูกมองในการใช้งานของควอนตัมคอมพิวเตอร์เพื่อการเรียนรู้เครื่องและพบต่อไปนี้ก่อนการพิมพ์จากปี 2003 ควอนตัมบิดและอัลกอริทึมความสัมพันธ์เป็นไปไม่ได้ ดูเหมือนว่าบทความจะไม่ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารใด ๆ แต่ได้มีการอ้างถึงหลายสิบครั้ง ผู้เขียนบทความทำให้เป็นกรณีที่เป็นไปไม่ได้ที่จะคำนวณการโน้มน้าวต่อเนื่องมากกว่ารัฐควอนตัม ดูเหมือนว่าฉันจะไม่ถูกต้องอย่างสังหรณ์ใจเนื่องจากฉันรู้ว่าเราสามารถทำการคูณควอนตัมเมทริกซ์และฉันรู้ว่าการแยกคอนเวอร์เจนซ์นั้นสามารถถูกวางกรอบเพียงแค่การคูณด้วยเมทริกซ์ Toeplitz (หรือ circulant) ปมของการโต้แย้งของเขาดูเหมือนว่าจะไม่มีองค์ประกอบของผู้ประกอบการรวมกันสำหรับผลิตภัณฑ์ elementwise (Hadamard) ของสองเวกเตอร์ การเชื่อมต่อของฉันอยู่ที่ไหน มีเหตุผลใดบ้างที่เราไม่สามารถสร้างเมทริกซ์ Toeplitz สำหรับการโน้มน้าวใจแยกกันในคอมพิวเตอร์ควอนตัม? หรือเป็นบทความที่ไม่ถูกต้องเพียงแค่? ฉันได้ทำงานผ่านความขัดแย้งที่ผู้เขียนนำเสนอในบทพิสูจน์ของเขาของเล็มม่า 14 และดูเหมือนว่าสมเหตุสมผลสำหรับฉัน

9 algorithm  quantum-fourier-transform 

ฉันพยายามสร้างสถานะ Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) สำหรับ ยังไม่มีข้อความNN การใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมเริ่มต้นด้วย | 000 ... 000⟩|000...000⟩|000...000\rangle (ครั้ง N) ทางออกที่นำเสนอคือการใช้ Hadamard Transformation ใน qubit แรกก่อนจากนั้นเริ่มวนประตู CNOT ด้วย qubit แรกของอื่น ๆ ทั้งหมด ฉันไม่สามารถเข้าใจวิธีการแสดง CNOT (Q1,Q2q1,q2q_1,q_2) ถ้า Q1q1q_1 เป็นส่วนหนึ่งของคู่ที่พันกันเช่นรัฐเบลล์ B0B0B_0 ซึ่งรูปแบบที่นี่หลังจากการเปลี่ยนแปลง Hadamard ฉันรู้วิธีเขียนโค้ดสำหรับมัน แต่พีชคณิตทำไมวิธีนี้ถึงถูกต้องและทำอย่างไร? ขอบคุณ

9 quantum-gate  entanglement  quantum-state 

ฉันได้สร้างวงจรอย่างง่ายใน Q-Kit เพื่อทำความเข้าใจกับประตูที่มีเงื่อนไขและสถานะเอาต์พุตในแต่ละขั้นตอน: ในการเริ่มต้นมีสถานะ 00 ชัดเจนซึ่งเป็นอินพุต ควิบิตแรกผ่านประตู Hadamard มันจะเข้าสู่การทับซ้อน 00 และ 10 กลายเป็นไปได้เท่า ๆ กัน ควิบิตแรก CNOTs อันที่สองความน่าจะเป็นที่ 00 ไม่เปลี่ยนแปลง แต่เปลี่ยนเป็น 10 และ 11 ควิบิตแรกผ่าน Hadamard อีกครั้งและความน่าจะเป็นของ 00 ถูกแบ่งระหว่าง 00 และ 10 และ 11 ระหว่าง 01 และ 11ราวกับว่าควิบิตแรกก้าวเข้าสู่การซ้อนจากสถานะคงที่ ผลลัพธ์ไม่ควรกระจายอย่างเท่าเทียมกัน 00 และ 01 qubit แรกผ่าน Hadamard สองครั้งซึ่งควรใส่ไว้ในการซ้อนทับและกลับไปที่ค่าเริ่มต้น 0 ประตู CNOT ไม่ส่งผลกระทบต่อตัวควบคุม …

9 quantum-gate  qiskit  superposition 

อาจเป็นคำถามที่ไร้เดียงสา แต่ฉันไม่สามารถหาวิธีอธิบายเมทริกซ์ในวงจรควอนตัมได้ สมมติว่ามีเมทริกซ์จตุรัสทั่วไปAหากฉันต้องการได้เลขชี้กำลังอีAeAe^{A}ฉันสามารถใช้ชุด อีA≃ ฉัน+ A +A22 !+A33 !+ . . .eA≃I+A+A22!+A33!+...e^{A} \simeq I+ A+\frac{A^2}{2!}+\frac{A^3}{3!}+... ที่จะมีการประมาณ ฉันไม่ได้รับวิธีการทำเช่นเดียวกันโดยใช้ประตูควอนตัมจากนั้นใช้มันเพื่อดำเนินการจำลองแฮมิลตัน ความช่วยเหลือ?

9 algorithm  quantum-gate  gate-synthesis  hamiltonian-simulation 

มีคำจำกัดความหรือทฤษฎีบทเกี่ยวกับสิ่งที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถทำได้จากรูปแบบการเข้ารหัสลับโพสต์ควอนตัม (เช่นการเข้ารหัสลับของตาข่าย แต่ไม่ใช่การเข้ารหัสควอนตัม) สามารถพิสูจน์ความปลอดภัยของพวกเขาได้? ฉันรู้ว่าฟังก์ชั่นค้นหาระยะเวลามีความสามารถในการทำลาย RSA และบันทึกที่ไม่ต่อเนื่อง แต่เป็นอัลกอริธึมเดียวที่เกี่ยวข้องกับการทำลายรูปแบบการเข้ารหัสหรือไม่ ฉันสามารถพูดได้หรือไม่ว่าถ้ารูปแบบไม่ไวต่อฟังก์ชั่นค้นหาระยะเวลามันไม่ไวต่อการคำนวณควอนตัม? ถ้าไม่มีคำสั่งทางเลือกที่คล้ายกันของแบบฟอร์ม "หากรูปแบบการเข้ารหัสไม่สามารถทำลายด้วยอัลกอริธึม X จะไม่สามารถทำลายด้วยการคำนวณควอนตัม" ตัวอย่างเช่นมันเพียงพอที่จะพิสูจน์ว่ารูปแบบการเข้ารหัสสามารถทำลายได้โดยการลองใช้คีย์ที่เป็นไปได้ทั้งหมดและวิธีที่ดีที่สุดที่การคำนวณควอนตัมสามารถทำได้ในเรื่องนี้คือเวลาในการค้นหารากที่สองด้วยอัลกอริทึมของ Grover

9 cryptography