Question

我试图直观地显示在对其执行某个算法/门之前和之后的3-qubit系统之间的比较。

对于Hadamard门前后的3级量子比特系统

psi =   1|000> + 1|001>

Hadamard 3-Qubit矩阵

H =     [[ 0.3536  0.3536  0.3536  0.3536  0.3536  0.3536  0.3536  0.3536]
        [ 0.3536 -0.3536  0.3536 -0.3536  0.3536 -0.3536  0.3536 -0.3536]
        [ 0.3536  0.3536 -0.3536 -0.3536  0.3536  0.3536 -0.3536 -0.3536]
        [ 0.3536 -0.3536 -0.3536  0.3536  0.3536 -0.3536 -0.3536  0.3536]
        [ 0.3536  0.3536  0.3536  0.3536 -0.3536 -0.3536 -0.3536 -0.3536]
        [ 0.3536 -0.3536  0.3536 -0.3536 -0.3536  0.3536 -0.3536  0.3536]
        [ 0.3536  0.3536 -0.3536 -0.3536 -0.3536 -0.3536  0.3536  0.3536]
        [ 0.3536 -0.3536 -0.3536  0.3536 -0.3536  0.3536  0.3536 -0.3536]]


output = psi*H =    [[ 0.7071]
                     [ 0.    ]
                     [ 0.7071]
                     [ 0.    ]
                     [ 0.7071]
                     [ 0.    ]
                     [ 0.7071]
                     [ 0.    ]]

这可以用符号表示为：

0.70711|000> + 0.70711|010> + 0.70711|100> + 0.70711|110>

我最初考虑使用Bloch球体，但很快意识到Bloch球体仅适用于单个量子比特系统。

我遇到过Quantum Toolbox for Python，QuTiP或者特别是这个关于可视化的页面（http://qutip.org/docs/2.2.0/guide/guide-visualization.html），但我很困惑这是如何适用于我想要实现的目标或者这些可视化是什么透露系统？

在这个例子中，我的问题是在Hadamard门应用之前和之后可视化或展示量子系统发生的变化的最佳方法是什么？

我还是量子计算/量子比特的初学者，所以欢迎任何建议！

Answer 1

事实上，以几何方式可视化多量子比特系统是非常困难的。原因是对于多量子比特系统而言，Bloch球体图像的等价物通常非常复杂。您的问题中的链接提供了一种使用我们从状态的密度矩阵获得的概率分布来可视化状态的方法。如果您有兴趣查看一旦确定基准进行测量后概率如何变化，这是查看多量子比特系统的好方法。

另外，您可以查看此quantum circuit visualization tool。它显示了一旦应用电路，幅度如何在各种基础上发生变化。如果系统像您的情况一样具有很少的量子比特，那么它的效果很好

如何在Python中直观地表示多量子比特系统？

1 个答案: