파이썬에서 멀티 큐 비트 시스템을 시각적으로 표현하는 방법은 무엇입니까?

Question

특정 알고리즘/게이트가 수행 된 전후의 3 큐 비트 시스템을 시각적으로 비교하려고합니다.

psi = 1|000> + 1|001> 

마드 3 큐빗 행렬 전과 마드 게이트 후 examle 3 큐 비트 시스템의 경우

H =  [[ 0.3536 0.3536 0.3536 0.3536 0.3536 0.3536 0.3536 0.3536] 
     [ 0.3536 -0.3536 0.3536 -0.3536 0.3536 -0.3536 0.3536 -0.3536] 
     [ 0.3536 0.3536 -0.3536 -0.3536 0.3536 0.3536 -0.3536 -0.3536] 
     [ 0.3536 -0.3536 -0.3536 0.3536 0.3536 -0.3536 -0.3536 0.3536] 
     [ 0.3536 0.3536 0.3536 0.3536 -0.3536 -0.3536 -0.3536 -0.3536] 
     [ 0.3536 -0.3536 0.3536 -0.3536 -0.3536 0.3536 -0.3536 0.3536] 
     [ 0.3536 0.3536 -0.3536 -0.3536 -0.3536 -0.3536 0.3536 0.3536] 
     [ 0.3536 -0.3536 -0.3536 0.3536 -0.3536 0.3536 0.3536 -0.3536]] 


output = psi*H = [[ 0.7071] 
        [ 0. ] 
        [ 0.7071] 
        [ 0. ] 
        [ 0.7071] 
        [ 0. ] 
        [ 0.7071] 
        [ 0. ]] 

이 같이 켓 표기법으로 기록 될 수있다 :

0.70711|000> + 0.70711|010> + 0.70711|100> + 0.70711|110> 

I 처음에는 Bloch 영역을 사용하려고 생각했지만 Bloch 영역은 단일 영역에서만 작동한다는 것을 곧 알게되었습니다. 큐빗 시스템.

저는 Quantton Toolbox for Python, QuTiP 또는 특별히 시각화에 관한이 페이지 (http://qutip.org/docs/2.2.0/guide/guide-visualization.html)를 보았습니다. 그러나 이것이 달성하려는 목표에 어떻게 적용되는지, 또는 그 시각화가 시스템에 대해 드러내는 바에 대해서는 상당히 혼란 스럽습니다. ?

이 예제에서 내 질문은 Hadamard 게이트가 적용되기 전과 후에 양자 시스템에서 발생한 변화를 시각화하거나 보여주기위한 가장 좋은 방법이 될 것입니다.

나는 양자 컴퓨팅/큐 비트에 관해서는 아직 초보자이므로 어떤 조언도 환영합니다!

Answer 1

실제로 다중 큐 비트 시스템을 기하학적 방식으로 시각화하는 것은 매우 어렵습니다. 그 이유는 블로흐 구형 그림과 같은 것은 일반적으로 다중 큐 비트 시스템에서 매우 복잡하다는 것입니다. 귀하의 질문에있는 링크는 국가의 밀도 행렬에서 얻은 확률 분포를 사용하여 상태를 시각화하는 방법을 제공합니다. 측정을 수행 할 기준을 수정 한 후에 확률이 어떻게 변하는지를보고 싶다면 멀티 큐 비트 시스템을 살펴 보는 것이 좋습니다.

또는 quantum circuit visualization tool을 확인할 수 있습니다. 회로를 적용하면 다양한베이스에서 진폭이 어떻게 변하는지를 보여줍니다. 시스템이 당신의 경우와 같이 큐 비트가 거의 없으면 잘 작동합니다.