量子计算

针对对量子计算感兴趣的工程师,科学家,程序员和计算专业人士的问答


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qsphere是代表5个量子位的实际术语吗?
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: 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?

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一个人可以讯问黑匣子的量子相干性吗?
该问题基于部分基于假设的情况,部分基于基于分子的量子装置的实验特征的场景,该场景通常表现出量子演化并具有一定的可扩展性,但通常很难在细节上进行表征(a相关但并非唯一的例子是与单分子核自旋量子位的电控制相关的一系列工作。 场景:假设我们有各种各样的黑匣子,每个黑匣子都可以处理信息。我们不控制盒子的量子演化。在量子电路模型的语言中,我们不控制量子门的顺序。我们知道每个黑匣子都被硬连线到一个不同的算法,或更实际地,被硬连线到一个与时间相关的哈密顿量,包括一些不连贯的演化。我们不知道每个黑匣子的详细信息。特别是,我们不知道它们的量子动力学是否足够连贯以产生量子算法的有用实现(在此,我们称其为“ 量子性 ”;其下限为“与经典图可区别”) 。为了配合我们的黑匣子朝着这个目标努力,我们只知道如何为他们提供经典输入并获得经典输出。让我们在这里区分两个子场景: 我们不能自己进行纠缠:我们将乘积状态用作输入,并在输出上使用单个量子位测量。但是,我们可以选择输入准备和测量的基础(至少在两个正交的基础之间)。 如上所述,但是我们不能选择基础,而必须在某些固定的“自然”基础上进行工作。 目标:对于给定的黑匣子,检查其动力学的量子性。至少,对于2或3量子位,作为概念验证,理想情况下也适用于较大的输入大小。 问题是:在这种情况下,是否存在一系列以Bell不等式形式的相关性检验,可以实现该目标?

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是否有任何来源将模拟物理系统的量子计算算法制成表格?
我想知道是否有资料来源(在线或评论文章)列出了用于模拟各种物理系统的最新算法及其复杂性。类似于以下内容: 物理系统1:量子场论(散射) 复杂度:多项式的粒子数量,能量和精度 资料来源:量子场论的量子算法(乔丹,李和普雷斯基尔,2011年) 物理系统2:原子能级 等等。

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如果两个单独纠缠的量子比特通过C-NOT门,会发生什么?
假设我将状态转换如下: 我从状态。| 0 ⟩ ⊗ | 0 ⟩ ⊗ | 0 ⟩ ⊗ | 0 ⟩|0⟩⊗|0⟩⊗|0⟩⊗|0⟩\lvert 0\rangle \otimes \lvert0\rangle \otimes \lvert0\rangle \otimes \lvert 0 \rangle 我纠缠了第一和第二个量子位(带有H门和C-NOT)。 然后,我以相同的方式纠缠第三和第四量子位。 如果我尝试将H gate和C-NOT应用于第二个和第三个qubit后缀,整个系统是否会纠缠在一起?在这种情况下,第一个和第四个量子位会发生什么? (从Physics.SE交叉发布)

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谁用至少两个量子位建造了第一台量子计算机?
在上一个问题中,我问谁发明了使用量子位的量子计算机。 作为此问题的后续,我想问问谁使用至少两个量子位构建了第一台量子计算机。 在研究过程中,我发现乔纳森·琼斯(Jonathan A. Jones)和米歇尔·莫斯卡(Michele Mosca)在1998年开发了一种量子计算机,该量子计算机专门使用两个量子位来解决Deutsch的问题。在解决其他问题或不是专门针对一个问题的一般尝试之前,是否有其他工作的量子计算机?


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傅里叶采样实际上如何工作(并解决奇偶校验问题)?
我写的是Umesh Vazirani教授的傅立叶采样视频讲座的第一部分和第二部分。 我从一部分开始: 在Hadamard变换中: |0...0⟩→∑{0,1}n12n/2|x⟩|0...0⟩→∑{0,1}n12n/2|x⟩|0...0\rangle \to \sum_{\{0,1\}^n}\frac{1}{2^{n/2}}|x\rangle |u⟩=|u1...un⟩→∑{0,1}n(−1)u.x2n/2|x⟩(where u.x=u1x1+u2x2+...+unxn)|u⟩=|u1...un⟩→∑{0,1}n(−1)u.x2n/2|x⟩(where u.x=u1x1+u2x2+...+unxn)|u\rangle =|u_1...u_n\rangle \to \sum_{\{0,1\}^n}\frac{(-1)^{u.x}}{2^{n/2}}|x\rangle \quad \text{(where $u.x=u_1x_1+u_2x_2+...+u_nx_n$)} 在傅立叶采样中: |ψ⟩=∑{0,1}nαx|x⟩→∑xαx^|x⟩=|ψ^⟩|ψ⟩=∑{0,1}nαx|x⟩→∑xαx^|x⟩=|ψ^⟩|\psi\rangle=\sum_{\{0,1\}}^{n}\alpha_x|x\rangle \to \sum_{x}\hat{\alpha_x}|x\rangle=|\hat{\psi}\rangle |ψ^⟩|ψ^⟩|\hat{\psi}\ranglexxx|αx^|2|αx^|2|\hat{\alpha_x}|^2 第二部分: 奇偶问题: f:{0,1}n→{0,1}f:{0,1}n→{0,1}f:\{0,1\}^n\to\{0,1\}f(x)=u.xf(x)=u.xf(x)=u.xu1x1+u2x2+...+unxn(mod 2)u1x1+u2x2+...+unxn(mod 2)u_1x_1+u_2x_2+...+u_nx_n (\text{mod 2})u∈{0,1}nu∈{0,1}nu\in\{0,1\}^{n}uuufff uuu 12n/2∑x(−1)f(x)|x⟩12n/2∑x(−1)f(x)|x⟩\frac{1}{2^{n/2}}\sum_{x}(-1)^{f(x)}|x\rangle uuu uuu 他们进一步建立了这样的量子门: |0⟩|0⟩|0\rangle|−⟩|−⟩|-\rangle−⊕f(0...0)−⊕f(0...0)- \oplus f(0...0)⊕⊕\oplus

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在系统内部模拟系统
可以模拟宇宙的计算机的最小大小将是宇宙本身。 在古典计算和物理学中,这是一个相当大的理论,因为要包含整个宇宙的信息,您需要一个最小的信息存储空间,该空间应为宇宙本身的大小。 但是,量子计算与其他数据并行地计算和存储数据,因此实际上效率更高。我们所说的是理想的系统,因此冷却机制不算作计算机的一部分。 那么,这样的系统可以模拟整个宇宙吗? (我想到了一个我不知道如何实际证明的解决方案。我的逻辑主要是基于对量子力学的许多世界解释,并且量子计算机实际上使用不同的宇宙来并行计算,从而增加了存储空间和速度)。 任何输入将很高兴收到并受到高度赞赏。

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相对于Oracle将NP与BQP分开
我在看这份讲义时,作者对BQPBQP\mathsf{BQP} 和 NPNP\mathsf{NP}。他暗示了“如何使用标准对角线化技术来实现这一严格要求”。 有人可以详细说明应该使用的对角化技术吗?从直觉上讲,用于将事物放入经典复杂性类的那些和用于将事物置于经典复杂性类的那些之间应该有重要的区别BQPBQP\mathsf{BQP}。具体来说,鉴于Grover的算法是最佳算法,我正在寻找一种对角化技术,以便我们可以构建一个AAA 为此 NPA⊈BQPANPA⊈BQPA\mathsf{NP}^{A} \not\subseteq \mathsf{BQP}^{A}。


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如何考虑Bloch球面中的Z门?
我对如何理解Bloch球面中的门感到困惑。žžZ 考虑矩阵,可以理解的是和。ž= (1个00− 1)ž=(1个00-1个)Z = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & -1 \end{pmatrix}ž| 0⟩= | 0⟩ž|0⟩=|0⟩Z|0\rangle = |0\ranglež| 1⟩=- | 1⟩ž|1个⟩=-|1个⟩Z|1\rangle = -|1\rangle 在此说明, gate是绕轴旋转的旋转。然后,我应该如何理解?由于是南极,所以我自然而然地认为绕轴旋转并没有任何作用。žžZππ\pižžZž|1 ⟩ = - | 1 ⟩ž|1个⟩=-|1个⟩Z|1\rangle = -|1\rangle|1 ⟩|1个⟩|1\rangleππ\pižžZ

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量子位和量子态有什么区别?
通常,量子位在数学上表示为以下形式的量子态 |ψ⟩=α|0⟩+β|1⟩|ψ⟩=α|0⟩+β|1⟩\lvert \psi\rangle = \alpha \lvert 0\rangle + \beta \lvert 1\rangle,使用依据 {|0⟩,|1⟩}{|0⟩,|1⟩}\{ \lvert 0\rangle, \lvert 1\rangle \}。在我看来,量子位只是在量子计算和信息中用来表示系统的量子状态(即矢量)的术语。 量子位和量子态之间有根本区别吗?量子比特比它所代表的量子状态还重要吗?

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量子计算复杂性类的入门材料
我希望了解有关量子计算方面的计算复杂性类的更多信息。 媒体不是那么重要;它可以是一本书,在线讲义或类似内容。最重要的是内容。 该材料应涵盖量子计算复杂性类别的基础知识,并讨论它们之间以及可能与经典计算复杂性类别之间的相似性,差异和关系。 我宁愿对直觉的人进行严格的对待。作者的风格并不重要。 至于先决条件,我几乎对该主题一无所知,因此,也许更多的独立资料会更好。话虽这么说,否则我可能不会读一千页的书,除非它真的很棒,否则1-500页范围内的任何内容都可能起作用。 至于可用性,我当然更喜欢不在某种付费平台后面并且可以在线找到的材料,但这不是严格的要求。 您有什么推荐的吗?

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量子位的物理表示是什么?
在常规计算机中,可以使用各种两种状态的设备来物理表示位,例如,铁磁膜的某个区域的磁化极性或电容器中的两个电荷水平。 但是,量子位具有可以同时处于两个状态的叠加的性质。我已经看到了这个问题的答案,这些答案解释了如何用普通计算机表示或建模qubit。 所以我想知道在真实的物理量子计算机中可以使用什么(并被D-Wave等公司使用)来表示量子比特?

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