stat genel yapısı


12

En iyi bilinen dolaşmış durumlardan ikisi GHZ-devletidir |ψ⟩=1/2(|0⟩⊗n+|1⟩⊗n) veWn-durum ileW3=1/3(|100⟩+|010⟩+|001⟩).

GHZ-devletini kurmak keyfi n için basittir . Bununla birlikte, Wn statüsünü uygulamak daha zordur. For n=2 kolaydır ve için n=4 Kullanabileceğimiz

H q[0,3]
X q[0,3]
Toffoli q[0],q[3],q[1]
X q[0,3]
Toffoli q[0],q[3],q[2]
CNOT q[2],q[0]
CNOT q[2],q[3]

n=3 için bile uygulamalarımız var, örneğin bu cevaba bakınız . Ancak, bir n verildiğinde , Wn -stat'ı oluşturmak için devreyi veren bir algoritma bulamadım .

Tek ve iki-kubit kapılarla tanımlanan böyle bir algoritma var mı? Ve eğer öyleyse, nedir?

Yanıtlar:


8

Evet, bu algoritmanın Süperpozisyon kuantum katasında birkaç görevi vardır (görev 14 ve 15):

  • İçin n=2k , tekrarlamalı bir algoritma kullanabilirsiniz: İlk bir W devlet yaratmak 2k−1 qubits, tahsis bir ancilla qubit içinde |+⟩ Durumunda, ikinci 2k−1 kubitin durumunu ayarlamak için bazı kontrollü SWAP'lar yapın ve ardından ancilla'yı |0⟩ ( WState_PowerOfTwo_Referenceçalışma).
  • Keyfi bir n DaftWullie ( WState_Arbitrary_Referenceçalışma) tarafından tarif edildiği gibi bir özyinelemeli algoritma kullanabilirsiniz .
  • Ayrıca, ilk özyinelemeli algoritmayı kullanarak rastgele bir n için bir Wn durumu oluşturmak için kullanabileceğiniz düzgün bir hile vardır . Ped ekstra qubits tahsis n verilen olanları 2 k , bir devlet yaratmak W 2 k onlara ve ekstra qubits ölçmek; tüm kübitler 0 olarak ölçülürse, orijinal kubitlerin durumu W n'dir , aksi takdirde işlemi sıfırlayın ve işlemi tekrarlayın ( çalışma).nn2kW2kWnWState_Arbitrary_Postselect

Bu benim bu kata'nın en sevdiğim görevi, çünkü çok farklı yaklaşımlara izin veriyor.


6

Bir W durumu üretmenin kavramsal olarak en basit yolu, klasik rezervuar örneklemesine biraz benzerdir , çünkü sonuçta tekdüze bir etki yaratan bir dizi yerel işlem içerir.

Temel olarak, her qubit'e sırayla bakarsınız ve "all-0'ların durumunda ne kadar genlik kaldım ve just-this-qubit-is-ON durumuna ne kadar transfer etmek istiyorum?" İhtiyacınız olan rotasyon ailesinin, aşağıdaki matrise sahip "olasılık kapıları" diyeceğim şey olduğu ortaya çıkıyor:

M(p:q)=1p+q[pq−qp]

Bu kapıları kullanarak, giderek kontrol edilen işlemlerin bir sırası ile bir W durumu elde edebilirsiniz:

Transfer-dışı 0

O(N2+Nlg⁡(1/ϵ))Nϵ

O(Nlg⁡(1/ϵ))

Transfer-dışı 1

Daha iyisini yapmak hala mümkündür, ancak karmaşıklaşmaya başlar. Temel olarak, tek bir kısmi Grover adımı kullanabilirsiniz.N1/N

Kısmi grover adımı:

Kısmi bir kanal adımı ile düzgün bir dağılım hazırlanması

İndeksli bir işlem nasıl yapılır (iyi ... bir çeşit. En yakın figürün bu durumda tam olarak doğru olmayan bir akümülatörü vardı):

endeksli işlem

O(Nlg⁡(1/ϵ))O(N+lg⁡(1/ϵ))


4

Diziyi özyinelemeli olarak tanımlayabilirsiniz. Kavramsal olarak, yapmak istediğiniz şey:

  • |0⟩⊗N

  • Kübit 1'de kapı uygulayın

    1N(1N−1N−1−1)

  • |WN−1⟩N|1⟩

  • Qubit 1'e bir bit-flip geçit uygulayın.

Bu algoritma, ifade edildiği gibi, sadece bir ve iki-kubit kapılardan oluşmaz, ancak standart evrensellik yapıları tarafından kesinlikle bu şekilde parçalanabilir.

N=2nn|1⟩|W2⟩|W4⟩|W8⟩ O(log⁡N)

Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.