Fall I: Die 2 Qubits sind nicht miteinander verwickelt.
Sie können die Zustände der beiden Qubits (sagen Sie und B ) als | schreiben ψ A ⟩ = a | 0 ⟩ + b | 1 ⟩ und | ψ B ⟩ = c | 0 ⟩ + d | 1 ⟩ wo a , b , c , d ∈ C .AB|ψA⟩=a|0⟩+b|1⟩|ψB⟩=c|0⟩+d|1⟩a,b,c,d∈C
Die einzelnen Qubits befinden sich in zweidimensionalen komplexen Vektorräumen (über einem C- Feld). Der Zustand des Systems ist jedoch ein Vektor (oder Punkt ), der in einem vierdimensionalen komplexen Vektorraum C 4 (über einem C- Feld) liegt.C2CC4C
Der Zustand des Systems kann als Tensorprodukt dh ein c | 00 ⟩ + a d | 01 ⟩ + b c | 10 ⟩ + b d | 11 ⟩ .|ψA⟩⊗|ψB⟩ac|00⟩+ad|01⟩+bc|10⟩+bd|11⟩
Natürlich da der Zustandsvektor normalisiert werden muss. Der Grund, warum das Quadrat der Amplitude eines Grundzustands die Wahrscheinlichkeit des Auftretens dieses Grundzustands bei Messung auf der entsprechenden Basis angibt, liegt in der Bornschen Regel der Quantenmechanik (einige Physiker betrachten es als ein grundlegendes Postulat der Quantenmechanik). . Nun ist die Wahrscheinlichkeit von | 0 ⟩ | a c ||ac|2+|ad|2+|bc|2+|bd|2=1|0⟩ auftritt , wenn das erste Qubit gemessen ist|ac|2+|ad|2 . Ebenso Wahrscheinlichkeit von auftritt , wenn das erste Qubit gemessen ist | b c | 2 + | b d | 2|1⟩|bc|2+|bd|2 .
Was passiert nun, wenn wir ein Quantentor anwenden, ohne den vorherigen Zustand des Systems zu messen? Quantentore sind Einheitstore. Ihre Aktion kann als Aktion eines einheitlichen Operators auf den Anfangszustand des Systems geschrieben werden, dh a c | 00 ⟩ + a d | 01 ⟩ + b c | 10 ⟩ + b d | 11 ⟩ produzieren einen neuen Zustand A | 00 ⟩ + B | 01 ⟩ + C | 10 ⟩Uac|00⟩+ad|01⟩+bc|10⟩+bd|11⟩ (wobeiA|00⟩+B|01⟩+C|10⟩+D|11⟩ ). Die Größe dieses neuen Zustandsvektors: | A | 2 + | B | 2 + | C | 2 + | D | 2 entspricht wieder 1 , da das angelegte Gateeinheitlich war. Wenn das erste Qubit gemessen wird, ist die Wahrscheinlichkeit von | 0 ⟩ auftritt | A | 2 | BA,B,C,D∈C|A|2+|B|2+|C|2+|D|21|0⟩ und in ähnlicher Weise können Sie es für das Auftreten von | finden 1⟩.|A|2+|B|2|1⟩
Wenn wir jedoch eine Messung durchführen würden, wäre das Ergebnis vor der Aktion des unitären Gatters anders. Zum Beispiel hatten Sie das erste Qubit gemessen und es stellte sich heraus, dass es in Zustand der Zwischenzustand des Systems hätte kollabiert zu einem c | 00 ⟩ + a d | 01 ⟩|0⟩ac|00⟩+ad|01⟩(ac)2+(ad)2√ (according to the Copenhagen interpretation). So you can understand that applying the same quantum gate on this state would have given a different final result.
Case II: The 2 qubits are entangled.
In case the state of the system is something like 12√|00⟩+12√|11⟩ , you cannot represent it as a tensor product of states of two individual qubits (try!). There are plenty more such examples. The qubits are said to entangled in such a case.
Anyway, the basic logic still remains same. The probability of |0⟩ occuring when the first qubit is measured is |1/2–√|2=12 and |1⟩ occuring is 12 too. Similarly you can find out the probabilities for measurement of the second qubit.
A|00⟩+B|01⟩+C|10⟩+D|11⟩, as before. I hope you can now yourself find out the probabilities of the different possibilities when the first and second qubits are measured.
|00⟩,|01⟩,|10⟩,|11⟩4×1⎡⎣⎢⎢⎢1000⎤⎦⎥⎥⎥⎡⎣⎢⎢⎢0100⎤⎦⎥⎥⎥, etc. by mapping the four basis vectors to the standard basis of R4. And, the unitary transformations U can be written as 4×4 matrices which satisfy the property UU†=U†U=I.