IBM Q 5量子コンピューターに許可されたCNOTゲート

いくつかの単純なエラー修正プロトコルについて、IBM Q5コンピューターでIBM Quantmエクスペリエンスのいくつかのテストを行おうとしましたが、ご覧のように、キュービット間の一部の操作が許可されていません。

たとえば、4番目の量子ビットでCNOT演算を実行することはできません。1つを演算のターゲット量子ビットとして選択した場合、他の量子ビットを制御量子ビットとして使用することはできません。

物理的な実装のせいかもしれないと思っていましたが、量子コンピューターの構造についてはよくわからないので、それが原因かどうかはわかりません。それが実際に問題なのか、それともなぜそれらの操作が許可されないのか疑問に思っています。

error-correction physical-realization stabilizer-code

— ジョスエチェザレッタマルティネス
ソース

回答:

はい、物理的な実装が制約です。プロセッサの画像を見ると、キュービット間の接続がわかります。これにより、特定のキュビット間で2つのキュビットゲートを実行する方法がわかります。

これがテネリフェのバックエンドに関するドキュメントです。下部の2つのQubitゲートというタイトルのセクションで、詳細を読むことができます。また、ゲートの方向もそこにあるログファイルで詳しく説明されています。

— アンドリュー・オー
ソース

5つのキュービットIBMデバイスは「蝶ネクタイ」アーキテクチャを備えています。つまり、特定のペアのキュービットしか相互作用できません。これらは、Andrew Oの回答に示されています。

これらのキュービットのペア間で実行できる相互作用は、特定の方向のCNOTです。ただし、間接的に他のものを実装することは可能です。

たとえば、q0をコントロール、q1をターゲットとしてCNOTを実行するには、次のようにします。

h q[0];
h q[1];
cx q[1], q[0];
h q[1];
h q[0];

上記はQASMエディターで追加できます。または、GUIを使用して同じことを行うこともできます。これは、両方のキュービットでのHadamadの前後のCNOTです。アダマールはCNOT方向を効果的に逆にします。

— ジェームズウットン
ソース

良いキャッチ。私はあなたがハダマードで結び目への方向を逆にできることを言及するのを忘れました。

— アンドリューO

アダマールゲートを使用した有用な同等性に感謝します。とにかく、そして量子ゲートがキュビットにエラーを導入するという事実のために、その等価回路はエラーに悩まされる傾向がより高いのではないでしょうか？

— Josu Etxezarreta Martinez

シングルキュービットゲートは非常にクリーンであるため、あまり影響を受けません。接続されていないキュービット間のCNOTもSWAPゲートを使用して作成できますが、これにより多くのエラーが発生するため、お勧めできません。

— James Wootton、

申し訳ありませんが、あなたのソリューションは今機能していますか？私が試したところ、このトポロジーでは不可能です（ibmqx4）

— bharath muppa 2018年