Home » Articole » Articole » Știință » Fizica » Mecanica cuantică » Inseparabilitatea cuantică în tehnologiile cuantice – Exerciții

Inseparabilitatea cuantică în tehnologiile cuantice – Exerciții

  1. Inseparabilitatea cuantică este partajarea informațiilor non-clasice între două sau mai multe stări cuantice. Aceasta este cauzată de stările cuantice sau qubiții care interacționează între ei.
  2. Inseparabilitatea cuantică este necesară pentru ca computerele cuantice să efectueze calcule pe care computerele clasice nu le pot efectua.
  3. Porțile cu doi qubiți acționează simultan asupra a doi qubiți diferiți și creează inseparabilitate. Poarta NOT controlată (CNOT) este frecvent utilizată în acest scop[1].

Exerciții

  1. 1. Pentru fiecare dintre întrebările de mai jos, presupuneți că doi qubiți încep în starea

|ψ⟩ = 1/√2 |00⟩ + ½ |10⟩ − ½ |11⟩.    (7.5)

(a) Care este probabilitatea de a măsura ambii qubiti ca fiind 0?

(b) Care este probabilitatea de a măsura primul qubit ca fiind 1?

(c) Care este probabilitatea de a măsura al doilea qubit ca fiind 0?

(d) Care este noua stare a sistemului după măsurarea primului qubit ca fiind 0?

(e) Care este noua stare a sistemului după măsurarea primului qubit ca fiind 1?

  1. Două monede egale sunt aruncate. Care este starea sistemului cu două monede în timp ce monedele sunt în aer?
  2. 3. Este 1/√2 |00⟩ + 1/√2 |01⟩ o stare inseparată? Dacă da, demonstrați că nu poate fi scrisă ca produs. Dacă nu, care este starea individuală a celor doi qubiti?
  3. Sunt următoarele stări de doi qubiti inseparate?

(a) 1/√2 |01⟩ + 1/√2 |10⟩

(b) 1/√2 |01⟩ – 1/√2 |10⟩

(c) √3/2 |00⟩ + 1/2 |01⟩

(d) 1/√2 |10⟩ + 1/√2 |11⟩

(e) 1/2 |00⟩ + 1/2 |01⟩ + 1/2 |10⟩ – 1/2 |11⟩

(f) 1/√2 |00⟩ + 1/2 |10⟩ – 1/2 |11⟩

  1. 5. Doi qubiți sunt trecuți printr-un CNOT. În notația IBM, qubitul din dreapta este qubitul de control. Care este ieșirea pentru următoarele stări inițiale?

(a) |00⟩

(b) |01⟩

(c) |11⟩

(d) 1/√2 |01⟩ + 1/√2 |10⟩

(e) 1/√2 |00⟩ + 1/2 |10⟩ − 1/2 |11⟩

  1. Ieșirea unei porți CNOT este prezentată în Fig. 7.11. Care au fost intrările?

Inseparabilitatea cuantică. Poarta CNOT

Fig. 7.11 Poarta CNOT pentru Problema 6.

  1. 7. Puteți prezice starea produsă de aceste circuite cuantice? Încercați-le pe computerul cuantic IBM.

a)

b)

c)

d)

  1. Puteți prezice ce stări vor fi produse de aceste circuite cuantice?

a)

b)

c) d)

  1. 9. Puteți prezice starea produsă de aceste circuite cuantice? Notă: pentru a plasa circuitul din a) pe computerul cuantic IBM, trebuie să utilizați codul (mai degrabă decât interfața de tip clic și tragere) pentru a plasa al doilea control CNOT pe qubitul inferior.

a)

b)

  1. Utilizați simulatorul IBM Q pentru a crea starea inseparată 1/√2 |01⟩ + 1/√2 |10⟩.
  2. 11. Să presupunem că Alice are o jumătate dintr-o pereche inseparată, iar Bob are cealaltă jumătate. Când Alice face o măsurătoare pe qubitul ei, qubitul lui Bob își schimbă instantaneu starea. Pot Alice și Bob să folosească inseparabilitatea pentru a transmite informații mai repede decât viteza luminii? De ce da sau de ce nu?

Note

[1] De fapt, trei porți cu un singur qubit (porțile Hadamard, de fază și de rotație a fazelor π/8) în combinație cu CNOT formează un set universal de porți, adică toate celelalte porți pot fi alcătuite din acestea.

[2] https://www.qutools.com/quantum-physics-education-science-kits/.

Sursa: Ciaran Hughes, Joshua Isaacson, Anastasia Perry, Ranbel F. Sun, Jessica Turner (2021) Quantum Computing for the Quantum Curious, Springer Cham, https://doi.org/10.1007/978-3-030-61601-4, licența CC BY 4.0. Traducere și adaptare: Nicolae Sfetcu

Fizica fenomenologică - Compendiu - Volumul 2
Fizica fenomenologică – Compendiu – Volumul 2

Descoperă universul fizicii printr-o perspectivă fenomenologică captivantă!

Nu a fost votat Interval de prețuri: 45.89 lei până la 162.44 lei Selectează opțiunile Acest produs are mai multe variații. Opțiunile pot fi alese în pagina produsului.
Fizica fenomenologică - Compendiu - Volumul 1
Fizica fenomenologică – Compendiu – Volumul 1

O explorare cuprinzătoare a fizicii, combinând perspective teoretice cu fenomene din lumea reală.

Nu a fost votat Interval de prețuri: 45.89 lei până la 162.44 lei Selectează opțiunile Acest produs are mai multe variații. Opțiunile pot fi alese în pagina produsului.
Mecanica cuantică fenomenologică
Mecanica cuantică fenomenologică

Intră în lumea fascinantă a mecanicii cuantice. Nu rata ocazia de a explora frontierele științei!

Nu a fost votat Interval de prețuri: 22.92 lei până la 100.70 lei Selectează opțiunile Acest produs are mai multe variații. Opțiunile pot fi alese în pagina produsului.


Descoperă mai multe la MultiMedia

Abonează-te ca să primești ultimele articole prin email.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *