quantum-computing - 如何制作基于参数生成|0> 或|1> 的门？

Question

我想制作一个单量子比特门，它给出 |0> 或 |1> 参考参数。

例如，我将参数 theta 设置在 0 到 2π 的范围内。当 theta 在 0 到 π 的范围内时，门返回 |0>，​​当 theta 在 π 到 2π 的范围内时，门返回 |1>。

我的环境如下：

• Qiskit：0.12.0
• 蟒蛇 3.7.3 。

Answer 1

量子门不会“返回”一个状态，它们会将一个量子位状态转换为另一个状态。一个单量子比特量子门表示为一个 2x2 酉矩阵，它转换量子比特状态的方式表示为该矩阵与表示输入状态的长度为 2 的向量的矩阵乘法。因此，最接近您尝试做的事情是一个门，它根据参数的值将任意输入状态转换为 |0⟩ 或 |1⟩。

量子门也必须是可逆的，即您需要能够撤消转换。您描述的转换使其成为不可能，因为多个输入被映射到相同的输出，并且您无法从结果中恢复输入状态。

不可逆变换不使用门，而是使用测量。如果您需要根据参数将输入量子位折叠为 |0⟩ 或 |1⟩，您可以对其进行测量，并根据测量结果和您需要的状态，对量子位应用 X 门。即，如果量子比特是在 |0⟩ 状态下测量的，并且您需要 |1⟩（反之亦然），则应用 X 门，否则不应用它。