Возвращение кубитов в исходное состояние по уникальной формуле. Квантовое путешествие - страница 6

Y = [[0, -i],

[i, 0]]

3. Операция Z: Операция Z осуществляет вращение состояний |0⟩ и |1⟩ вокруг оси Z Блоховской сферы. Она сохраняет состояние |0⟩ и меняет знак состоянию |1⟩. Операция Z представлена матрицей Паули:

Z = [[1, 0],

[0, -1]]

4. Однокубитные вентили: Однокубитные вентили применяют операции X, Y или Z к одному кубиту. Они позволяют манипулировать состояниями кубитов независимо друг от друга.

5. Многокубитные вентили: Многокубитные вентили применяются к нескольким кубитам одновременно и позволяют создавать коррелированные состояния и связи между кубитами. Он может быть использован для выполнения более сложных операций и алгоритмов в квантовых вычислениях.

Операции X, Y, Z и другие однокубитные и многокубитные вентили образуют основу для манипуляции и обработки информации в квантовых вычислениях. Эти операции используются для создания и манипуляции суперпозициями и коррелированными состояниями, что отличает квантовые вычисления от классических.

Шаг 1: Начальное состояние кубитов

Изначально у нас есть три кубита A, B и C, которые находятся в состоянии |0⟩. Состояние |0⟩ означает, что все кубиты находятся в базовом состоянии нуля.

Шаг 2: Применение операции X

На каждый кубит A, B и C применяется операция X на 60 градусов по часовой стрелке. Операция X вращает состояния кубитов вокруг оси X на Блоховской сфере. После применения операции X каждый кубит изначально находится в состоянии |1⟩.

Теперь состояния кубитов выглядят следующим образом:

Кубит A: (|1⟩+e^ (iπ/3) |0⟩) /√2

Кубит B: (|1⟩+e^ (iπ/3) |0⟩) /√2

Кубит C: (|1⟩+e^ (iπ/3) |0⟩) /√2

Шаг 3: Применение операции Y

Применяем операцию Y на кубите A на 45 градусов по часовой стрелке и на кубите B на 30 градусов против часовой стрелки.

Кубит A переходит в состояние (|1⟩+e^ (iπ/3+π/4) |0⟩) /√2.

Кубит B переходит в состояние (|1⟩+e^ (iπ/3-π/6) |0⟩) /√2.

Кубит C остается в состоянии (|1⟩+e^ (iπ/3) |0⟩) /√2.

Шаг 4 и 5: Перестановка кубитов и повторение операции Y

Меняем местами кубиты A, B и C, так что кубит A становится кубитом B, кубит B – кубитом C, и кубит C – кубитом A.

Затем снова применяем операцию Y: кубит A на 45 градусов по часовой стрелке и кубит B на 30 градусов против часовой стрелки.

Шаги 4 и 5 повторяются еще два раза, то есть мы выполняем перестановку кубитов и применяем операцию Y еще два раза.