qsphere是代表5个量子位的实际术语吗?


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我是一个初学者,我是由stackoverflow特色博客文章带到这里的,所以我开始学习。

观看此youtube视频(《量子计算初学者指南》(3:58)),我看到了这张幻灯片,其中谈到了叠加:

量子叠加

起初我以为,除了可以以0和1叠加的量子位之外,还有一个qsphere,可以以5个零和5个叠加的形式存在,而实际上只有 5个量子位。

因此,当我们说一个qsphere时,已知它是5个量子位?

Answers:


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qsphere是表示多量子位状态的一种方式。因此它可以用于5个量子位状态,但也可以用于任何其他数字。

它也可以仅用于一个量子比特。但是,在这种情况下,要注意重要的是,单一量子比特qsphere是一样的布洛赫球,这是我们的代表单量子位状态的标准方式。

相反,qsphere本质上是直方图在视觉上更具吸引力的版本。它是IBM作为Quantum Experience的可视化引入的,但似乎不再被他们使用。

要构造一个状态的qsphere,必须考虑如果以基础进行测量,将得到的直方图。例如,假设我有一个4量子位状态,它将给我结果|0,|1

{'0000':0.5, '0101':0.25, '0011:'0.125, '0111':0.125}

在这里,位串的0000出现概率,依此类推。0.5

在qsphere上,这将由四个点表示:这些非零概率中的每一个对应一个。点的纬度取决于位串中0s和1s 的数量。全部为0s的结果将在北极。我们的0111大部分为1s,将在南极附近。这两个结果0101以及0011我们在我们的例子是在赤道。

概率由线条强度表示。两者的概率仅为这条线会很模糊。概率那条线会粗得多。那些介于两者之间。0.1250.50.25

到目前为止,我们已经表示了直方图的所有方面,但是没有包括该状态可能具有的任何相位信息。可以使用点的颜色进行编码。然后,球体具有有关多量子位状态的所有信息。

要了解为什么它不是最好的可视化工具,请想象执行Hadamard门。这会将纬度和经度信息转换为颜色,反之亦然。尽管门很简单,但效果却非常复杂。

但是话又说回来,许多量子位的可视化没有缺点吗?如果很容易可视化它们,就很容易模拟它们。然后,我们将无需构建量子计算机。


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qsphere是代表5个量子位的实际术语吗?

如果是这样,则不会被广泛使用。

我之所以这么说,是因为我在arXiv(研究论文的电子预印本存储库)中四处张望,却一无所获。但是,量子信息还有许多其他单位,而不仅仅是量子位。以下所有内容至少偶尔会出现在相关文献中。

  • 量子位具有两个状态的计算基础,并且可以由两级量子系统实现。

  • Qutrit具有三个状态的计算基础。

  • Ququart是某些人使用的(稀有)术语,它的底数是4。
  • Qudit是一个常用术语。它是量子位的维概括。通常未指定,在比较使用其不同值的效果时将使用这些值。dd
  • 在连续变量量子计算中,Qumode再次很少使用,现在非正式地讲,基数包含无限多个元素。
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