Möglichkeit eines "Reset" -Quantentors

Ich möchte ein "Reset" -Tor haben. Dieses Gate würde bewirken, dass ein Qubit in den Zustand . Offensichtlich ist ein solches Tor nicht einheitlich (und daher kann ich keine zuverlässige Implementierung in Bezug auf universelle Tore finden). $\mid0\rangle$

Für meine speziellen Anforderungen benötige ich nun diese Fähigkeit, ein Qubit oder ein Quantenregister auf diesen Zustand zurückzusetzen, damit Benutzer immer von aus . Ich mache eine kleine Programmiersprache, die in QASM transpiliert wird, und wenn eine Funktion beendet wird, möchte ich, dass alle lokalen (Quanten-) Variablen (Qubits) auf damit sie wiederverwendet werden können. Der QASM-Rücksetzbefehl funktioniert auf dem realen Prozessor nicht. $\mid0\rangle$ $\mid0\rangle$

Ich denke, dass etwas in diesem Sinne mit der Quantenphasenschätzung erreicht werden kann, aber ich frage mich, ob es einen anderen Weg gibt.

quantum-gate programming

— Ntwali B.
quelle

"Ich möchte, dass alle lokalen (Quanten-) Variablen (Qubits) auf damit sie wiederverwendet werden können." => Meistens sollte dies durch Nichtberechnung und nicht durch brutales Zurücksetzen der nicht verwendeten Qubits erfolgen. Wenn eines dieser "nicht verwendeten" Qubits immer noch mit einem "in Gebrauch befindlichen" Qubit verwickelt ist, wirkt sich das Zurücksetzen des nicht verwendeten Qubits auch auf den Status des verwendeten Qubits aus, was meistens nicht wünschenswert ist.

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$\vert 0 \rangle$

— Nelimee

@Nelimee Ich stimme zu. Brutales Zurücksetzen ist nicht sicher. Ich fange an, Benutzer einfach zu warnen, wenn bereits ein Qubit (Register) verwendet wird.

— Ntwali B.

@Nelimee Wenn sie verwickelt sind, wirkt sich das Nicht-Rechnen auch auf die eine oder andere Weise auf diese verwickelten Qubits aus.

— Norbert Schuch

@Blue danke für die Bearbeitung. Wusste nicht einmal, wie unsinnig der Fragentitel war.

— Ntwali B.

Antworten:

Eine Möglichkeit besteht einfach darin, das Qubit in der Standardbasis zu messen . Wenn Sie die Antwort 0 erhalten, haben Sie den gewünschten Status. Andernfalls wenden Sie einen Bit-Flip an. $Z$

Wenn Sie eine nicht einheitliche Operation implementieren möchten, benötigen Sie irgendwo eine Art Messoperation, sei es eine direkte Messung oder die Implementierung einer CP-Karte oder eines POVM (für diese Optionen müssen Sie jedoch Ancillas von a einführen fester Zustand, der den Punkt eher negiert). Oder Sie könnten Rauschen im System verwenden, aber es ist unwahrscheinlich, dass Sie eine ausreichende Kontrolle darüber haben - es ist schließlich Rauschen! Natürlich setzt keine dieser Optionen nur ein einziges Qubit zurück. Alles, womit Qubit verwickelt ist, ist ebenfalls betroffen, aber das ist in der Definition von "Zurücksetzen" im Quantenkontext so.

Die einzige andere Option ist das Aufheben der Berechnung. Dies ist jedoch keine generische Option, da Sie im Allgemeinen die gesamte Berechnung entrechnen müssen, um auch nur ein einziges Qubit zurückzusetzen, und dies setzt alles zurück. Nur dass es aufgrund von Fehlern nicht perfekt funktioniert. Sie sollten besser eine neue Berechnung starten. Es gibt bestimmte Szenarien, in denen ein Ancilla-Qubit verwendet wird und nicht berechnet werden kann. Dies ist jedoch normalerweise in den Algorithmus integriert, da der Nichtberechnungsschritt wichtig ist, um unerwünschte Verwicklungen zu beseitigen, die sonst auftreten würden.

— DaftWullie
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Dies war knapp, aber da ich auf QASM abziele, ist es nicht möglich, nach der Messung weitere Gates auf Qubits anzuwenden. Und natürlich werden auch verwickelte Qubits ihren Zustand bestimmen. Wie bei anderen Antworten kommentiert, ist mein Versuch fehlgeleitet, aber ich schätze alle Antworten.

— Ntwali B.

Sie müssen unterscheiden, was QASM nicht zulässt und was die aktuelle Hardware nicht zulässt. In QASM ist es völlig in Ordnung, sich auszuruhen oder ein Tor nach dem Messen anzuwenden (ich spreche von OpenQASM). Es ist jedoch eine Einschränkung der aktuellen Hardware, dass diese Vorgänge nicht stattfinden können. Wenn Sie ein solches QASM erstellen, können Sie es dennoch simulieren. Und Hardware der nicht allzu fernen Zukunft wird dies ebenfalls unterstützen.

— Ali Javadi

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$\mid0\rangle$

Ich glaube nicht, dass Sie dies mit einem einzigen Gate erreichen können, aber das Coole an Quantentoren und einheitlichen Transformationen ist, dass sie reversibel sind. Wenn Sie also eine Funktion in Ihrer Quantenschaltung implementieren, müssen Sie nur "unberechnet". es nur durch Umkehren der Tore, die Sie verwendet haben.

$\vert 0\rangle$

Dies würde jedoch bedeuten, dass Sie für jede Funktion auf eine bestimmte Weise "zurücksetzen" müssen.

— FSic
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Das funktioniert nur, wenn Sie wissen, dass keine Fehler aufgetreten sind. In einem lauten System können Sie das Rauschen nicht rückgängig machen.

— DaftWullie

Das ist keine schlechte Idee. Und aus programmtechnischer Sicht ist es auch machbar. Obwohl dieser Versuch von mir nach langem Überlegen aus drei Gründen fehlgeleitet ist: 1) Die Nichtberechnung wird die nützliche Berechnung zurücksetzen, und zur Unzufriedenheit der Benutzer scheint die Funktion nichts zu tun. 2) Wir können eine Messung nicht entrechnen, wenn dies der Fall ist einer. 3) Wie @DaftWulie gerade vorgeschlagen hat, macht das Vorhandensein von Fehlern das Schema wackelig und Fehler werden wahrscheinlich auftreten. Aber ich bin froh, dass Sie dies vorgeschlagen haben. Vielen Dank.

— Ntwali B.

@NtwaliB. Für die klassische Logik ist es immer möglich, den Ancilla-Arbeitsbereich zu entkalkulieren (= zurückzusetzen), während das gewünschte Ergebnis beibehalten wird. Dies ist der Schlüsselpunkt der klassischen reversiblen Berechnung.

— Norbert Schuch

@NorbertSchuch Das stimmt. Aber ich sprach von willkürlichen Qubits, nicht von Ancilla-Cbit nach der Messung.

— Ntwali B.