量子コンピューティング

量子コンピューティングに関心のあるエンジニア、科学者、プログラマー、およびコンピューティングプロフェッショナル向けのQ&A


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「一定の基準での測定」とはどういう意味ですか?
ベルに関するウィキペディアの記事には、次のように書かれています。 各量子ビットが関連する基準で測定される場合、ベル状態で絡み合っている2つの量子ビットで行われた独立した測定は、完全に正の相関があります。 特定の基準で測定を実行することはどういう意味ですか? あなたは、ウィキペディアの記事のベルの状態の例を使用して答えることができます。

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イオントラップ量子コンピューターのスケーラビリティ
私の理解では、イオントラップ量子コンピューターでイオンを所定の位置に保持するために必要な磁場は非常に複雑であり、そのため、現在は1次元コンピューターのみが可能であるため、キュービット間の通信が容易ではありません。このプレプリントで Paulトラップを使用する2次元システムの提案があるようですが、実際にテストされているかどうかはわかりません。 イオントラップ量子コンピューターのスケーラビリティはこれだけに依存しますか(イオンを直線以外の構成に配置できるかどうか)、または他の要因が伴いますか?前者の場合、どのような進展がありましたか?後者の場合、他の要因は何ですか?

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量子ゲートの普遍的なセット(CNOT、H、Z、X、およびπ/ 8)の「普遍性」の数学的な正当化とは何ですか?
で、この答えは私がCNOT、H、X、Zとすることを述べたゲートが近い任意の単一の量子ゲートを複製する任意に取得することができますゲートの十分な数で与えられたゲートの普遍的なセットを形成する(私はこれを知っているようになりましたUmesh Vazirani教授のEdX講義からの事実)。しかし、これには数学的な正当性がありますか?あるはずです!関連する論文を検索しようとしましたが、あまり見つけることができませんでした。π/8π/8\pi/8

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ユニタリ
ユニバーサルゲートセット(CNOTゲートや単一キュービットユニタリなど)を使用してユニタリ回路分解があるUUUとします。同じユニバーサルゲートセットを使用して、対応する制御されたユニタリ回路を書き留める直接的な方法はありCUCUC_Uますか? たとえば、回路として取りますU=iY=HXHXU=iY=HXHXU=i Y = H X H X。 XXXゲートをCXCXC_X(CNOT)ゲートに置き換えてを取得できCUCUC_Uます。 これは、制御キュービットが状態にある場合に機能しますターゲットにアクションがあるH 2 = Iのためながら、| 1 ⟩そのための回路適用Uを。異なるUの場合、特に複数のキュービットに作用する場合、そのような回路を考えるのは面倒かもしれません。回路得るためにレシピがあるC Uビルドする方法を知っていることを考えるとUは?|0⟩|0⟩|0\rangleH2=IH2=IH^2=\mathbb{I}|1⟩|1⟩|1\rangleUUUUUUCUCUC_UUUU

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量子選別アルゴリズムの最新技術は何ですか?
量子ボゴソートに関する私の質問に対する優れた答えの結果として、私は、分類のための量子アルゴリズムの最新技術は何であるかと考えていました。 正確には、ソートはここで次の問題として定義されます。 配列を考えるとAAA整数の(の自分の表現を選択すること自由に感じAAAサイズのが、これについて明確にする、私は、これはすでに非自明!だと思う)nnn、我々は、配列の中に、この配列を変換したいAsAsA_sように配列「は、それぞれ他の年代のreshufflingsであり、AsAsA_sソートされている、すなわちAs[ I ] ≤ As[ j ]As[私]≤As[j]A_s[i]\leq A_s[j]すべてのためのI ≤ jを私≤ji\leq j。 これについて何が知られていますか?特定のモデルに複雑な境界または推測はありますか?実用的なアルゴリズムはありますか?古典的な並べ替えを破ることができますか(バケツや基数でも独自のゲームで並べ替えますか?(つまり、うまく機能している場合)?)

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量子計算とランダム化された古典的計算の違いは何ですか?
QCの分野で私を混乱させる多くのことの1つは、(古典的なコンピューターで)ランダムに選択するだけではなく、量子コンピューターでのキュービットの測定を行うことです(実際の質問ではありません) 私が持っていると仮定し量子ビット、および私の状態は、それらの振幅のベクトルである(1、2、... 、N )T。1nnn(a1、2、… 、 an)T(a1、a2、…、an)T(a_1,a_2,\dots,a_n)^\mathrm{T} その状態をいくつかのゲートを通過させ、あらゆる種類の量子演算(測定を除く)を行った後、状態を測定します。オプションを1つだけ取得します(さまざまな確率で)。 それでは、それを行うことと、複雑な/複雑な分布からランダムに数を生成することの違いはどこにありますか?量子計算がランダム化された古典的な計算と本質的に異なるのはなぜですか? 状態がどのように表されるかを誤解しないでください。それについても混乱しています...

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ユニバーサルゲートを介したゲートの近似は、計算の長さにどのように比例しますか?
私は、任意のゲートが有限の普遍的なゲートセットで近似できるという建設的な証拠があることを理解しています。これは、Solovay–Kitaev Theoremです。 ただし、近似によりエラーが発生し、長い計算で広がり、蓄積されます。これはおそらく、計算の長さに応じてひどくスケーリングするでしょうか?1つのゲートではなく、回路全体に近似アルゴリズムを適用する可能性があります。しかし、これは計算の長さに応じてどのようにスケーリングしますか(つまり、近似はゲートの次元にどのようにスケーリングしますか)?ゲート近似はゲート合成とどのように関係しますか?これは計算の最終的な長さに影響を与えると想像できたからですか? さらに不安なのは、ゲートシーケンスのコンパイル時に計算の長さがわからない場合はどうなりますか?

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量子コンピューターはルービックキューブグループの混合時間を簡単に決定できますか?
ルービックキューブトーナメントの役員は、キューブをスクランブルする2つの異なる方法を使用しています。現在、彼らは離れてキューブを破壊し、ランダムな順序でcubiesを再構築π∈Gπ∈G\pi\in GルービックキューブグループのGGG。以前は、Singmasterの移動のランダムシーケンスを適用します。⟨ U 、D 、F 、B 、L 、R ⟩ggg⟨U,D,F,B,L,R⟩⟨U,D,F,B,L,R⟩\langle U,D, F, B, L, R\rangle しかし、長さワードの -するために必要なランダムな動きの数は、完全キューブをスクランブル各よう順列が略等しくおそらく発生することである-現在不明であるが、である必要があります少なくとも20。この長さtは、Singmasterの移動\ langle U、D、F、B、L、R \ rangleによって生成されたルービックキューブグループのCayleyグラフ上のランダムウォークの混合時間と呼ぶことができます。tttggg∥G∥=43,252,003,274,489,856,000‖G‖=43,252,003,274,489,856,000\Vert G\Vert=43,252,003,274,489,856,000 トン202020ttt⟨U,D,F,B,L,R⟩⟨U,D,F,B,L,R⟩\langle U,D, F, B, L, R\rangle 量子コンピューターには、ルービックキューブグループの混合時間tを決定する利点がありtttますか? レジスタを、ようなすべての構成に対する均一な重ね合わせとして作成するためのアダマールの動きの巧妙なシーケンスを使用できると思います。これまでSingmaster移動し、任意の順序適用変更されません。 ‖ G ‖ | A ⟩ | A ⟩|A⟩|A⟩\vert A \rangle∥G∥‖G‖\Vert G\Vert|A⟩|A⟩\vert A \rangle|A⟩|A⟩\vert A \rangle 混合時間が何であるか推測がある場合、長さのすべてのSingmaster単語の均一な重ね合わせとして別のレジスタを作成し、そのような各単語を解決済み状態に条件付きで適用することもできます、うまくいけば、状態を取得するためにように、我々は測定する場合は、それぞれの構成は同じ確率を測定することになっています。場合、のCayleyグラフに沿って十分な時間歩いていないことになり、を測定する場合t′t′t'ttt|B⟩|B⟩\vert B \ranglet′t′t'|A′⟩|A′⟩\vert A'\rangle|B⟩|A⟩|B⟩|A⟩\vert B\rangle …
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トフォリ門とポペスク・ローリッヒの箱との関係は何ですか?
バックグラウンド Toffoliゲートは、3入力3出力の古典的な論理ゲートです。これは、送信に(X 、Y 、⊕ (X ⋅ Y ))。可逆(古典的)計算に普遍的であるという点で重要です。(x,y,a)(x,y,a)(x, y, a)(x,y,a⊕(x⋅y))(x,y,a⊕(x⋅y))(x, y, a \oplus (x \cdot y)) Popescu-Rohrlichボックスは、非シグナル相関の最も単純な例です。これは、入力の対をとるを出力する(、B )を満足X ⋅ yは= ⊕ Bように及びbが両方一様確率変数です。特定のクラス(すべてではありません)の非シグナリング相関については一般的です。(x,y)(x,y)(x, y)(a,b)(a,b)(a, b)x⋅y=a⊕bx⋅y=a⊕bx \cdot y = a \oplus baaabbb 私の目には、これら2つのオブジェクトが、我々はそれを出力することによってPRボックスを増やす場合は特に、非常に似ています。この2入力、4出力のPRボックスは、3入力、3出力のToffoliゲート「である」が、3番目の入力がランダム出力に置き換えられている。しかし、それらに関連する参照を見つけることができませんでした。(x,y,a,b)=(x,y,a,a⊕(x⋅y))(x,y,a,b)=(x,y,a,a⊕(x⋅y))(x, y, a, b) = (x, y, a, a \oplus (x \cdot y)) 質問 トフォリ門とポペスク・ローリッヒの箱との関係は何ですか?可逆的な古典的な回路と(あるクラスの)相互にマッピングする非シグナリング相関との対応のようなものはありますか? 観察 非シグナリング相関を指定するには、機能だけでなく、それを制御する当事者への各入力および出力の割り当ても必要です。Aliceが両方の入力を入力し、Bobが両方の出力を読み取ることができる場合、PRボックスは非シグナリングではなくなります。または、「拡張された」PRボックスで、Aliceが入力した場合、彼女はxのコピーを読み取る必要もあります。そのため、一般的な回路(一部の入力はランダム出力に置き換えられる可能性があります)で、通信が不可能になるように入力と出力をパーティに割り当てることができるすべての方法を決定するのは簡単ではないようです。xxxxxx 上記の手順は、不可逆的な論理ゲートを含め、あらゆる論理ゲートに適用できます。例えば、我々が取ることができ、かつランダム出力での入力のうちの1つを交換し、機能1の入力取得とのペア(、X ⋅ A …

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キュービットとは何ですか?
「キュービット」とは何ですか?Googleは、「量子ビット」の別の用語だと言っています。物理的に「量子ビット」とは何ですか?どのように「量子」ですか?量子コンピューティングではどのような目的がありますか? 注:素人が簡単に理解できる説明を希望します。量子コンピューティングに特有の用語は、比較的単純な用語で説明することが望ましい。

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量子コンピューティングの事後選択とは何ですか?
量子コンピューターは、複雑度クラスBQPにある問題を効率的に解決できます。(可能性として、BQPが適切なサブセットであるかPPに等しいかわからないため)ポストセレクションを適用することにより量子コンピューターの効率を高め、効率的に解決可能な問題のクラスがpostBQP = PP。 ここで後選択とはどういう意味ですか?

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ドイツのアルゴリズムに量子オラクルをどのように実装しますか?
私はDeutschのアルゴリズム(Deutsch-Joszaアルゴリズムの基本ケース)をシミュレートしようとしていますが、アルゴリズムの目的を無効にして「見ている」ことなく、アルゴリズムが機能するために必要な量子オラクルを実装する方法を完全に確信していません入力された関数が何であるか、関数を評価することによって。

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Grover-Algorithmはデータベースにどのように適用されますか?
質問 Grover-Algorithmを使用して、未ソートのデータベースで要素バツバツxを検索します。ここで疑問が生じますが、どうすればキュービットでデータベースのインデックスと値を初期化できますか? 例 私は444量子ビットを持っているとしましょう。したがって、24= 1624=162 ^ 4 = 16古典的な値をマッピングできます。 私のソートされていないデータベースddd次の要素を有するd[ 値] = [ 3 、2 、0 、1 ]d[値]=[3、2、0、1]d [\text{Value}] = [3,2,0,1]。 x = 2d= 10b= | 10 ⟩バツ=2d=10b=|10⟩x = 2_d = 10_b = |10\rangleを検索したい 10 ⟩。 私のアプローチ:索引データベースdddとd[ (インデックス、値)] = [ (0 、3 )、(1 、2 )、(2 、0 )、(3 、1 )]d[(インデックス、値)]=[(0、3)、(1、2)、(2、0)、(3、1)]d [(\text{Index, …

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一般の建設
最もよく知られているもつれ状態の2つはGHZ状態です|ψ⟩=1/2–√(|0⟩⊗n+|1⟩⊗n)|ψ⟩=1/2(|0⟩⊗n+|1⟩⊗n)|\psi\rangle = 1/\sqrt{2}\left( |0\rangle^{\otimes n} + |1\rangle^{\otimes n}\right)とWnWnW_nと-state、W3=1/3–√(|100⟩+|010⟩+|001⟩)W3=1/3(|100⟩+|010⟩+|001⟩)W_3 = 1/\sqrt{3}\left(|100\rangle + |010\rangle + |001\rangle\right)。 GHZ状態の構築は、任意のnnn簡単です。ただし、WnWnW_n実装はより困難です。以下のためn=2n=2n=2、それは簡単で、かつのためn=4n=4n=4、我々が使用することができます H q[0,3] X q[0,3] Toffoli q[0],q[3],q[1] X q[0,3] Toffoli q[0],q[3],q[2] CNOT q[2],q[0] CNOT q[2],q[3] 場合n=3n=3n=3でも実装があります。たとえば、この回答を参照してください。しかし、nnn与えられた場合、WnWnW_nを構築するための回路を出力するアルゴリズムは見つかりませんでした。 シングルおよび2キュービットゲートで定義されたこのようなアルゴリズムは存在しますか?もしそうなら、それは何ですか?

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