quantum-computing - 如何制作一个根据参数生成 |0> 或 |1> 的门？

Question

我想制作一个单量子位门，它根据参数给出 |0> 或 |1>。

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

我在如下环境:

• Qiskit:0.12.0
• Python 3.7.3 .

Answer 1

量子门不会“返回”状态，它们会将量子位状态转换为另一种状态。单量子位量子门表示为 2x2 酉矩阵，它转换量子位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的是一个门，它根据参数的值将任意输入状态转换为 |0⟩ 或 |1⟩。

量子门还必须是可逆的，即你需要能够撤销转换。您描述的转换使其不可能，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。

不可逆转换不是使用门而是使用测量完成的。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，如果量子位是在 |0⟩ 状态下测量的，而您需要 |1⟩(反之亦然)，则应用 X 门，否则不应用。