FANOUT으로 Toffoli 게이트


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Q # 프로그래밍을 수행하기 위해 양자 회로의 예를 찾고 있었고이 회로를 우연히 발견했습니다. FANOUT으로서의 Toffoli Gate

보낸 사람 : 양자 회로도의 예-Michal Charemza

양자 계산의 입문 과정에서 우리는 상태 복제가 QM의 법률에 의해 금지되는 반면,이 경우 첫 번째 제어 큐 비트는 세 번째, 목표 큐 비트에 복사됩니다.

나는 빨리 쿼크에 회로 시뮬레이션하려고 이 같은 , 확인한다 그런 종류의 최초의 큐 비트에 출력 상태의 복제를. Toffoli 게이트 전에 큐 비트를 측정하면 실제로 실제 복제가 아니라 첫 번째 제어 큐 비트의 변경이며 첫 번째 및 세 번째 큐 비트에서 동일한 출력이된다는 것을 알 수 있습니다.

간단한 계산을 통해 "복제"는 세 번째 큐 비트가 초기 상태 0 인 경우에만 발생하고 첫 번째 큐 비트에서 "회전 조작"(Quark에 표시됨)이 Y에 수행되지 않은 경우에만 발생 함을 알 수 있습니다. 또는 X

Q #에서 앞서 말한 프로그램 만 작성하려고했습니다.

이 작업으로 첫 번째 큐빗이 어떻게 바뀌는 지, 그리고 클로닝과 비슷한 것이 어떻게 가능한지 이해하는데 어려움을 겪습니다.

미리 감사드립니다!


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훌륭한 질문이며 형식을 잘 지정해 주셔서 감사합니다.
— user1271772

답변:


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문제를 단순화하려면 Toffoli 게이트 대신 CNOT 게이트를 고려하십시오. CNOT도 팬 아웃이므로

|0⟩|0⟩→|0⟩|0⟩|1⟩|0⟩→|1⟩|1⟩

x∈{0,1}

|x⟩|0⟩→|x⟩|x⟩

|ψ⟩=α|0⟩+β|1⟩

(α|0⟩+β|1⟩)|0⟩→α|0⟩|0⟩+β|1⟩|1⟩

그래서 일반적으로

|ψ⟩|0⟩↛|ψ⟩|ψ⟩

팬 아웃이 복제되지 않습니다.

첫 번째 큐빗이 어떻게 바뀌는 지에 대한 질문은 이제 두 번째 큐빗과 얽혀 있습니다.


다시 말해서, 비 복제 이론은 비 직교 상태 를 복제 할 수있는 일체형 일 수 없으며 , 직교 상태는 문제없이 복제 될 수 있다고
— 말하기

6

좋은 질문! 답은 무 복제 정리에 따르면 알 수없는 임의의 상태를 복제 할 수 없다는 것 입니다.

이 회로는 무 복제 정리를 위반하지 않습니다. 입력이 때의 동작을 살펴 보겠습니다.12(|0⟩+|1⟩)|0⟩|1⟩

|ψ⟩12(|0⟩+|1⟩)


|x⟩|x⟩|ψ⟩

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무 복제 이론은 모든 양자 상태의 독립적 인 사본 을 생성하는 회로가 없다고 말합니다. 수학적으로 다음과 같은 복제 상태는 없습니다.

∀씨:∃ㅏ,비:씨⋅((ㅏ|0⟩+비|1⟩)⊗|0⟩)≠(ㅏ|0⟩+비|1⟩)⊗(ㅏ|0⟩+비|1⟩)

팬 아웃 회로는이 정리를 위반하지 않습니다. 그들은 무의미한 사본을 만들지 않습니다. 그들은 얽힌 사본을 만듭니다. 수학적으로 그들은 :

팬 아웃⋅((ㅏ|0⟩+비|1⟩)⊗|0⟩)=ㅏ|00⟩+비|11⟩

ㅏ|00⟩+비|11⟩(a|0⟩+b|1⟩)⊗(a|0⟩+b|1⟩)

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