คำถามติดแท็ก quantum-gate

สิ่งนี้สามารถเห็นได้ว่าเป็นส่วนเสริมของซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์ควอนตัมทำคณิตศาสตร์พื้นฐานในระดับฮาร์ดแวร์อย่างไร คำถามที่ถูกถามโดยสมาชิกคนหนึ่งของผู้ชมที่เครือข่ายที่ 4 ของเครือข่ายสเปนข้อมูลควอนตัมและควอนตัมเทคโนโลยี บริบทที่บุคคลมอบให้คือ: " ฉันเป็นนักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุคุณกำลังนำเสนอแนวคิดเชิงทฤษฎีขั้นสูง แต่ฉันมีปัญหาในการนึกภาพการใช้งานจริงของคอมพิวเตอร์ควอนตัมสำหรับงานง่าย ๆ ถ้าฉันใช้ไดโอดทรานซิสเตอร์ ฯลฯ เข้าใจการดำเนินการแบบคลาสสิกของตัวเองอย่างง่ายดายฉันต้องวิ่งเพื่อเพิ่ม 1 + 1 คุณจะทำอย่างนั้นในคอมพิวเตอร์ควอนตัมโดยละเอียดได้อย่างไร "

29 quantum-gate  circuit-construction  physical-realization 

การเคลื่อนย้ายสถานะควอนตัมเป็นโปรโตคอลข้อมูลควอนตัมที่มีการถ่ายโอนควิบิตระหว่างสองฝ่ายโดยใช้สถานะเริ่มต้นที่ใช้ร่วมกันเริ่มต้นวัดระฆังการสื่อสารแบบดั้งเดิมและการหมุนในท้องถิ่น เห็นได้ชัดว่ามีบางสิ่งที่เรียกว่า teleportation ควอนตัมคืออะไรและใช้ทำอะไร? ฉันสนใจแอพพลิเคชั่นที่เป็นไปได้ในการจำลองวงจรควอนตัม

25 quantum-gate  quantum-information  teleportation 

การดำเนินการเชิงควอนตัมทั้งหมดต้องรวมกันเพื่อให้สามารถกลับรายการได้ แต่จะเกี่ยวกับการวัดอย่างไร การวัดสามารถแสดงเป็นเมทริกซ์และเมทริกซ์นั้นถูกนำไปใช้กับ qubits ดังนั้นดูเหมือนว่าจะเทียบเท่ากับการทำงานของประตูควอนตัม ไม่สามารถย้อนกลับได้แน่นอน มีสถานการณ์ใดบ้างที่อาจได้รับอนุญาตจากประตูที่ไม่ใช่การรวมกัน?

23 quantum-gate  measurement  unitarity  quantum-operation 

อัลกอริทึมควอนตัมที่ย้อนกลับได้ส่วนใหญ่ใช้ประตูมาตรฐานเช่นประตู Toffoli (CCNOT) หรือประตู Fredkin (CSWAP) เนื่องจากการดำเนินการบางอย่างต้องการค่าคงที่เมื่ออินพุตและจำนวนอินพุตและเอาต์พุตเท่ากันขยะ qubits (หรือjunk qubits ) จะปรากฏขึ้นในระหว่างการคำนวณ|0⟩|0⟩\left|0\right> ดังนั้นวงจรหลักเช่นกลายเป็นจริง| x ⟩ | 0 ⟩ ↦ | f ( x ) ⟩ | g ⟩ , ที่ไหน| g ⟩หมายถึง qubit ขยะ (s)|x⟩↦|f(x)⟩|x⟩↦|f(x)⟩\left|x\right>\mapsto\left|f(x)\right>|x⟩|0⟩↦|f(x)⟩|g⟩|x⟩|0⟩↦|f(x)⟩|g⟩\left|x\right>\left|0\right>\mapsto\left|f(x)\right>\left|g\right>|g⟩|g⟩\left|g\right> วงจรที่รักษาค่าดั้งเดิมสิ้นสุดลงด้วย|x⟩|0⟩|0⟩↦|x⟩|f(x)⟩|g⟩|x⟩|0⟩|0⟩↦|x⟩|f(x)⟩|g⟩\left|x\right>\left|0\right>\left|0\right>\mapsto\left|x\right>\left|f(x)\right>\left|g\right> ฉันเข้าใจว่า qubits ขยะเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้หากเราต้องการให้วงจรกลับด้าน แต่ก็มีหลายแหล่งอ้างว่าเป็นสิ่งสำคัญที่จะกำจัดพวกเขา ทำไมถึงเป็นเช่นนั้น?11{}^1 เนื่องจากคำขอแหล่งที่มาให้ดูตัวอย่างเอกสาร arXiv นี้pg 8 ซึ่งระบุว่า11{}^1 อย่างไรก็ตามการดำเนินการอย่างง่ายแต่ละอย่างมีจำนวน qubits เสริมเพิ่มเติมซึ่งทำหน้าที่จัดเก็บผลลัพธ์ขั้นกลาง แต่ไม่เกี่ยวข้องในตอนท้าย …

18 quantum-gate  circuit-construction 

ฉันต้องการสร้างประตู Toffoli ที่ควบคุมโดย n qubits และนำไปใช้ใน QISKit สามารถทำได้หรือไม่ ถ้าเป็นเช่นนั้นได้อย่างไร

17 quantum-gate  programming  qiskit 

ฉันทำงานกับคอมพิวเตอร์ควอนตัมยิ่งยวดเป็นส่วนใหญ่ฉันไม่คุ้นเคยกับรายละเอียดการทดลองของคอมพิวเตอร์ควอนตัมโฟโตนิกที่ใช้โฟตอนเพื่อสร้างสถานะคลัสเตอร์แบบแปรผันต่อเนื่องเช่นรัฐแคนาดาเริ่มต้น ซานาเป็นอาคาร การทำงานแบบเกทมีการใช้งานอย่างไรในคอมพิวเตอร์ควอนตัมประเภทนี้? และควอนตัมเกตแบบสากลคืออะไรในกรณีนี้?

16 architecture  quantum-gate  universal-gates  continuous-variable 

ประตูควอนตัมได้รับการกล่าวถึงว่าเป็นหนึ่งเดียว อย่างไรก็ตามประตูคลาสสิคอาจไม่สามารถย้อนกลับได้เช่นตรรกะ AND และตรรกะหรือประตู จากนั้นจะเป็นไปได้อย่างไรที่จะจำลองประตู AND และ OR แบบคลาสสิคที่กลับไม่ได้โดยใช้ประตูควอนตัม?

16 quantum-gate  unitarity 

ฉันกำลังค้นหาตัวอย่างของวงจรควอนตัมเพื่อออกกำลังกายด้วยการเขียนโปรแกรม Q # และฉันสะดุดในวงจรนี้: จาก : ตัวอย่างแผนภาพวงจรควอนตัม - Michal Charemza ในระหว่างหลักสูตรเบื้องต้นของฉันในการคำนวณควอนตัมเราได้รับการสอนว่าการโคลนของรัฐถูกห้ามโดยกฎหมายของ QM ในขณะที่ในกรณีนี้ qubit contol แรกจะถูกคัดลอกใน qubit เป้าหมายที่สาม ฉันพยายามจำลองวงจรบน Quirk อย่างรวดเร็วเช่นนี้เพื่อยืนยันการโคลนสถานะในเอาต์พุตบน qubit แรก การวัด qubit ก่อนที่ประตู Toffoli แสดงให้เห็นว่าในความเป็นจริงไม่มีการโคลนนิ่งจริง แต่แทนที่การเปลี่ยนแปลงใน qubit ควบคุมแรกและเอาท์พุทเท่ากันใน qubit ที่หนึ่งและสาม โดยการคำนวณทางคณิตศาสตร์อย่างง่ายจะสามารถแสดงให้เห็นว่า "การโคลน" เกิดขึ้นเฉพาะถ้า qubit ที่สามอยู่ในสถานะเริ่มต้น 0 และเฉพาะใน Qubit แรกไม่ได้ดำเนินการ "การดำเนินการปั่น" (ตามที่ระบุไว้ใน Quirk) หรือ X ฉันพยายามเขียนโปรแกรมใน Q # …

16 quantum-gate  quirk  cloning 

หากวงจรใช้มากกว่าหนึ่ง qubit เป็นอินพุตและมีประตูควอนตัมซึ่งใช้จำนวนของ qubits ต่างกันเราจะตีความวงจรนี้เป็นเมทริกซ์ได้อย่างไร นี่คือตัวอย่างของเล่น:

15 quantum-gate  matrix-representation 

ประตูควอนตัมแสดงโดยเมทริกซ์ซึ่งแสดงถึงการแปลงที่นำไปใช้กับ qubits (สถานะ) สมมติว่าเรามีประตูควอนตัมซึ่งทำงานบน222 qubits ประตูควอนตัมส่งผลอย่างไร (ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยน) ผลการวัดสถานะของ qubits (เนื่องจากผลการวัดได้รับผลกระทบอย่างมากจากความน่าจะเป็นของแต่ละรัฐที่เป็นไปได้)? โดยเฉพาะอย่างยิ่งเป็นไปได้หรือไม่ที่จะรู้ล่วงหน้าว่าความน่าจะเป็นของแต่ละรัฐจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรเนื่องจากประตูควอนตัม?

15 quantum-gate  quantum-state 

ในระบบสาม qbit มันเป็นเรื่องง่ายที่จะได้รับตัวดำเนินการ CNOT เมื่อตัวควบคุม & เป้าหมาย qbits อยู่ติดกันอย่างมีนัยสำคัญ - คุณเพียงแค่ดึงตัวดำเนินการ CNOT แบบ 2 บิตด้วยเมทริกซ์เอกลักษณ์ในตำแหน่งสำคัญของ qbit ที่ไม่ถูกแตะต้อง: C10|ϕ2ϕ1ϕ0⟩=(I2⊗C10)|ϕ2ϕ1ϕ0⟩C10|ϕ2ϕ1ϕ0⟩=(I2⊗C10)|ϕ2ϕ1ϕ0⟩C_{10}|\phi_2\phi_1\phi_0\rangle = (\mathbb{I}_2 \otimes C_{10})|\phi_2\phi_1\phi_0\rangle อย่างไรก็ตามมันไม่ชัดเจนว่าจะได้รับตัวดำเนินการ CNOT อย่างไรเมื่อ qbits การควบคุม & เป้าหมายไม่ได้อยู่ติดกันอย่างมีนัยสำคัญ: C20|ϕ2ϕ1ϕ0⟩C20|ϕ2ϕ1ϕ0⟩C_{20}|\phi_2\phi_1\phi_0\rangle สิ่งนี้ทำได้อย่างไร

15 quantum-gate  gate-synthesis 

ประตูควอนตัมดูเหมือนจะเป็นกล่องดำ แม้ว่าเราจะรู้ว่าจะใช้การดำเนินการแบบใด แต่เราไม่รู้ว่ามันเป็นไปได้จริง ๆ ที่จะนำไปใช้ในความเป็นจริง (หรือเรา?) ในคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมเราใช้ AND, NOT, OR, XOR, NAND, NOR และอื่น ๆ ซึ่งส่วนใหญ่จะใช้งานโดยใช้อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์เช่นไดโอดและทรานซิสเตอร์ มีการทดลองใช้ของประตูควอนตัมที่คล้ายกันหรือไม่ มี "universal gate" ในการคำนวณควอนตัม (เช่น NAND gate เป็นสากลในการคำนวณแบบคลาสสิก) หรือไม่?

15 quantum-gate  physical-realization 

ฉันกำลังอ่าน "การคำนวณควอนตัมและข้อมูลควอนตัม" โดย Nielsen และ Chuang ในส่วนเกี่ยวกับการจำลองควอนตัมพวกเขาได้ยกตัวอย่าง (ตอน 4.7.3) ซึ่งฉันไม่ค่อยเข้าใจ: สมมติว่าเรามีมิล H=Z1⊗Z2⊗⋯⊗Zn,(4.113)(4.113)H=Z1⊗Z2⊗⋯⊗Zn, H = Z_1 ⊗ Z_2 ⊗ \cdots ⊗ Z_n,\tag{4.113} ซึ่งทำหน้าที่ในnnnระบบคิวบิต แม้จะเป็นการโต้ตอบที่เกี่ยวข้องกับระบบทั้งหมด แต่สามารถจำลองได้อย่างมีประสิทธิภาพ สิ่งที่เราต้องการเป็นวงจรง่ายๆควอนตัมซึ่งการดำเนินการe−iHΔte−iHΔte^{-iH\Delta t}สำหรับค่าโดยพลการของΔtΔt\Delta tที วงจรที่ทำสิ่งนี้อย่างแม่นยำสำหรับn=3n=3n = 3แสดงในรูปที่ 4.19 ความเข้าใจหลักคือแม้ว่ามิลโตเนียนจะเกี่ยวข้องกับ qubits ทั้งหมดในระบบ แต่ก็เป็นเช่นนั้นในลักษณะแบบคลาสสิก : การเปลี่ยนเฟสที่ใช้กับระบบคือe−iΔte−iΔte^{-i\Delta t}หากความเท่าเทียมกันของnnn qubits ในพื้นฐานการคำนวณเป็นแบบคู่ มิฉะนั้นกะระยะที่ควรจะเป็นeiΔteiΔte^{i\Delta t}ที ดังนั้นการจำลองแบบง่าย ๆ ของHHHจึงเป็นไปได้โดยการคำนวณความเท่าเทียมกันแบบคลาสสิกเป็นครั้งแรก (การเก็บผลลัพธ์ไว้ในควิเบลาควิเบลา) จากนั้นใช้การปรับเปลี่ยนเฟสที่เหมาะสมตามเงื่อนไขบนพาริตี้ ยิ่งไปกว่านั้นการขยายขั้นตอนเดียวกันนี้ทำให้เราสามารถจำลองมิลโตเนียนที่มีความซับซ้อนได้ โดยเฉพาะเราสามารถจำลองแฮมิลตันของรูปแบบH=⨂k=1nσkc(k),H=⨂k=1nσc(k)k,H = …

14 quantum-gate  gate-synthesis  simulation  hamiltonian-simulation  pauli-gates 

พิจารณาโมเดลวงจรรวมของการคำนวณควอนตัม ถ้าเราต้องการที่จะสร้างสิ่งกีดขวางระหว่าง qubits การป้อนข้อมูลที่มีวงจรจะต้องมีประตูหลายคิวบิตเช่น CNOT เป็นสิ่งกีดขวางไม่สามารถเพิ่มขึ้นภายใต้การดำเนินงานในท้องถิ่นและการสื่อสารคลาสสิก ดังนั้นเราสามารถพูดได้ว่าการคำนวณควอนตัมที่มีประตูหลายควอบิตนั้นแตกต่างจากการคำนวณควอนตัมที่มีเพียงประตูท้องถิ่น แต่การวัดล่ะ การรวมการวัดหลาย qubits พร้อมกันสร้างความแตกต่างในการคำนวณควอนตัมหรือเราอาจเลียนแบบสิ่งนี้ด้วยการวัดในท้องถิ่นที่มีค่าใช้จ่ายบ้างไหม? แก้ไข: โดย "เลียนแบบด้วยการวัดในท้องถิ่น" ฉันหมายถึงมีผลเช่นเดียวกันกับการวัดในท้องถิ่น + ประตูรวมใด ๆ โปรดสังเกตุว่าฉันไม่เพียงแค่ถามว่าการวัดหนึ่งควิบิตเปลี่ยนแปลงอื่น ๆ ซึ่งได้รับการถามและตอบแล้วหรือว่าการวัดนั้นเป็นไปได้ ฉันสนใจที่จะทราบว่าการรวมการวัดดังกล่าวสามารถนำสิ่งใหม่มาสู่ตารางได้หรือไม่

14 quantum-gate  circuit-construction  measurement 

ชุดเกตที่ใช้โดยทั่วไปสำหรับการคำนวณควอนตัมประกอบด้วยคลิฟฟอร์ดเดี่ยว (Paulis, H และ S) และการควบคุมแบบไม่และ / หรือการควบคุมแบบซี หากต้องการไปไกลกว่า Clifford เราชอบที่จะมีการหมุน qubit เดียวเต็มรูปแบบ แต่ถ้าเรายังน้อยเราก็แค่หา T (รากที่สี่ของ Z) รูปแบบเฉพาะของชุดประตูนี้ปรากฏขึ้นทุกอย่าง เช่น Quantum Experiment p ของ IBM เป็นต้น ทำไมประตูเหล่านี้ใช่มั้ย ตัวอย่างเช่น H ทำงานของการทำแผนที่ระหว่าง X และ Z S ทำงานในการทำแผนที่ระหว่าง Y และ X ในทำนองเดียวกัน แต่ปัจจัยก็จะได้รับการแนะนำ ทำไมเราไม่ใช้ unitary like like Hadamardแทนที่จะเป็น S? หรือทำไมเราไม่ใช้สแควร์รูทของ Y แทน H? แน่นอนว่ามันจะเทียบเท่าคณิตศาสตร์ …

14 quantum-gate  history  technical-standards