Là qsphere một thuật ngữ thực tế đại diện cho 5 qubit?

Tôi là người mới bắt đầu, tôi đã được đưa đến đây bởi bài đăng blog stackoverflow nổi bật nên tôi bắt đầu học.

Xem video youtube này ( Hướng dẫn cho người mới bắt đầu tính toán lượng tử (3:58 ), tôi đã thấy slide này nói về sự chồng chất:

Lúc đầu, tôi nghĩ rằng, bên cạnh các qubit, có thể ở vị trí chồng chất 0 và 1, còn có một không gian, có thể nằm trong chồng chập 5 số 0 và 5 số, trong khi thực tế nó chỉ là 5 qubit.

Vì vậy, khi chúng ta nói một qsphere, nó được biết đến là 5 qubit?

Qsphere là một cách biểu diễn các trạng thái đa qubit. Vì vậy, nó có thể được sử dụng cho 5 trạng thái qubit, nhưng nó cũng có thể được sử dụng cho bất kỳ số nào khác.

Nó cũng có thể được sử dụng cho chỉ một qubit. Nhưng trong trường hợp này, điều quan trọng cần lưu ý là qsphere qubit đơn không giống như hình cầu Bloch , đây là cách tiêu chuẩn của chúng tôi để biểu diễn các trạng thái qubit đơn.

Thay vào đó, qsphere về cơ bản là một phiên bản trực quan hấp dẫn hơn của biểu đồ. Nó được IBM giới thiệu như một hình ảnh trực quan cho Trải nghiệm lượng tử, nhưng dường như chúng không còn được sử dụng nhiều bởi chúng nữa.

Để xây dựng qsphere của một trạng thái, bạn phải nghĩ về biểu đồ bạn nhận được nếu bạn đo trong cơ sở . Ví dụ: giả sử tôi có trạng thái 4 qubit sẽ cho tôi kết quả$|0 \rangle,|1 \rangle$

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

Ở đây, chuỗi bit 0000xuất hiện với xác suất , v.v.$0.5$

Trên qsphere, điều này sẽ được biểu thị bằng bốn điểm: một cho mỗi xác suất khác không. Vĩ độ của các điểm phụ thuộc vào số 0s và 1s trong chuỗi bit. Kết quả của chúng tôi có tất cả 0s sẽ ở cực bắc. Chúng tôi 0111, với chủ yếu là 1s, sẽ ở gần cực nam. Hai kết quả 0101và 0011trong ví dụ của chúng tôi sẽ là ở xích đạo.

Xác suất được đại diện bởi sức mạnh của dòng. Hai cái có xác suất chỉ sẽ có những dòng khá mờ. Người có xác suất sẽ có đường kẻ dày hơn nhiều. Những người có sẽ ở đâu đó ở giữa.0,5 $0.125$$0.5$$0.25$

Cho đến nay, chúng tôi đã đại diện cho tất cả các khía cạnh của biểu đồ, nhưng không bao gồm bất kỳ thông tin pha nào mà nhà nước cũng có thể có. Điều này có thể được mã hóa bằng cách sử dụng màu của các điểm. Hình cầu sau đó có tất cả các thông tin về trạng thái đa qubit.

Để xem tại sao nó không phải là hình ảnh trực quan đẹp nhất, hãy tưởng tượng thực hiện một cổng Hadamard. Điều này biến đổi thông tin vĩ độ và kinh độ thành màu sắc và ngược lại. Mặc dù là một cổng đơn giản, nó sẽ có một hiệu ứng rất phức tạp.

Nhưng một lần nữa, hình dung của nhiều qubit không có điểm yếu của nó? Nếu dễ hình dung chúng, nó sẽ dễ dàng mô phỏng chúng. Và sau đó chúng ta không cần phải xây dựng máy tính lượng tử.

Là qsphere một thuật ngữ thực tế đại diện cho 5 qubit?

Nếu có, nó không được sử dụng rộng rãi.

Tôi khẳng định điều này bởi vì tôi đã tìm kiếm xung quanh trong arXiv , một kho lưu trữ các bản in điện tử của các bài báo nghiên cứu và không tìm thấy gì. Có nhiều đơn vị thông tin lượng tử khác hơn là chỉ qubit. Tất cả những điều sau đây ít nhất xuất hiện trong các tài liệu liên quan.

• Qubit có cơ sở tính toán của hai trạng thái và có thể được thực hiện bằng hệ thống lượng tử hai cấp.

• Qutrit có một cơ sở tính toán của ba trạng thái.

• Ququart là một thuật ngữ (hiếm) được sử dụng bởi một số người, và nó có cơ sở là bốn.
• Qudit là một thuật ngữ phổ biến. Đây là khái quát chiều của một qubit. Thường thì không được chỉ định và chúng được sử dụng khi so sánh hiệu quả của việc sử dụng các giá trị khác nhau của nó.$d$$d$
• Qumode lại là một thuật ngữ ít được sử dụng hơn một chút trong điện toán lượng tử biến thiên liên tục, trong đó bây giờ, nói một cách không chính thức, cơ sở có vô số yếu tố.