3-qbit 시스템에서 제어 및 대상 qbit가 유의 한 인접성에있을 때 CNOT 연산자를 쉽게 도출 할 수 있습니다. 수정되지 않은 qbit의 중요 위치에있는 ID 매트릭스로 2 비트 CNOT 연산자를 텐서 링하면됩니다.
그러나 제어 및 대상 qbit가 중요 하지 않은 경우 CNOT 연산자를 파생시키는 방법은 분명 하지 않습니다 .
이것은 어떻게 이루어 집니까?
3-qbit 시스템에서 제어 및 대상 qbit가 유의 한 인접성에있을 때 CNOT 연산자를 쉽게 도출 할 수 있습니다. 수정되지 않은 qbit의 중요 위치에있는 ID 매트릭스로 2 비트 CNOT 연산자를 텐서 링하면됩니다.
그러나 제어 및 대상 qbit가 중요 하지 않은 경우 CNOT 연산자를 파생시키는 방법은 분명 하지 않습니다 .
이것은 어떻게 이루어 집니까?
답변:
첫 번째 원칙의 발표를 위해 Ryan O'Donnell의 답변이 마음에 듭니다 . 그러나 약간 높은 수준의 대수 치료를 위해 여기에 내가 어떻게 할 것입니다.
모든 단일 대해 제어 연산 의 주요 특징은 단일 큐 비트의 값에 따라 일부 큐 비트에서 (일관되게) 연산을 수행한다는 것입니다. 우리가 이것을 명시 적으로 대수적으로 쓸 수있는 방법은 (첫 번째 큐빗의 제어와 함께) 다음과 같습니다 : 여기서 은 와 차원이 같은 항등 행렬입니다 . 여기서 및 은 및 상태의 프로젝터입니다.
우리는 게이트가 매트릭스 도출하도록 이것을 사용할 수 행하는 큐 비트 (3)의 동작을, 코 히어 런트 제어 방출 등이 생각하여, 큐 비트 (1)의 상태를 조절 qubits 2와 3에서의 작동
더 나은 방법 : 텐서 팩터의 순서가 정해진 순서에 있지 않아도된다는 사실을 수학적 수준에서 인식 할 수 있다는 점을 인식 할 수 있습니다. 작업의 제어 및 목표는 두 개의 텐서에있을 수 있습니다. 그리고 다른 모든 큐 비트에 대한 연산자 설명을 채울 수 있습니다 . 이를 통해 표현으로 바로 이동할 수 있습니다.
이것은 좋은 질문입니다. 그것은 교과서가 몰래 보이는 것입니다. 며칠 전에 양자 컴퓨팅 강의를 준비 할 때이 정확한 질문에 도달했습니다.
내가 알 수있는 한, 행렬에 대한 Kronecker product 표기법을 사용하여 원하는 8x8 행렬을 얻는 방법은 없습니다 . 실제로 말할 수있는 것은 다음과 같습니다. CNOT를 세 큐빗에 적용하는 작업은 컨트롤이 첫 번째이고 대상이 세 번째 인 경우 다음과 같은 영향을 미칩니다.
따라서 다음 매트릭스로 제공됩니다.
이 행렬 는 실제로 또는 . 간결한 Kronecker 제품 기반 표기법은 없습니다. 그것은 단지 그것이 무엇인지입니다.
일반적으로 CNOT는 제어에 따라 대상을 뒤집습니다. 컨트롤이 인 경우 대상을 뒤집기로 선택하면 도 선택할 수 있습니다 . 따라서 일반적인 멀티 입자 상태 . 지금 당신은 당신의 통제 및 대상을 선택, 말의 수 제어이며 대상입니다. 에 CNOT 적용 다만됩니다
이러한 CNOT 게이트의 행렬을 구성하기 위해 상태가 작동 하면 ( -Pauli matrix) 를 적용하고 상태가 작동 하지 않으면 ( Identity)를 적용 합니다. 이 행렬을 목표 인 위치에 적용합니다 . 수학적으로
참고 순열 행렬을 만드는 동안 상태 (대상)가 제외되고 위치에 연산자 또는 가 기록됩니다.
qubit가 대상이고 가 제어 되는 5 개의 qubit를 예로 들어 보겠습니다 . 의 순열 행렬을 만들 수 있습니다. 제어가 이면 대상을 뒤집습니다. 그 반대도 마찬가지입니다.