Шаг 1: Начальное состояние кубитов
Изначально у нас есть три кубита A, B и C, которые находятся в состоянии |0⟩. Состояние |0⟩ означает, что все кубиты находятся в базовом состоянии нуля.
Шаг 2: Применение операции X
На каждый кубит A, B и C применяется операция X на 60 градусов по часовой стрелке. Операция X вращает состояния кубитов вокруг оси X на Блоховской сфере. После применения операции X каждый кубит изначально находится в состоянии |1⟩.
Теперь состояния кубитов выглядят следующим образом:
Кубит A: (|1⟩+e^ (iπ/3) |0⟩) /√2
Кубит B: (|1⟩+e^ (iπ/3) |0⟩) /√2
Кубит C: (|1⟩+e^ (iπ/3) |0⟩) /√2
Шаг 3: Применение операции Y
Применяем операцию Y на кубите A на 45 градусов по часовой стрелке и на кубите B на 30 градусов против часовой стрелки.
Кубит A переходит в состояние (|1⟩+e^ (iπ/3+π/4) |0⟩) /√2.
Кубит B переходит в состояние (|1⟩+e^ (iπ/3-π/6) |0⟩) /√2.
Кубит C остается в состоянии (|1⟩+e^ (iπ/3) |0⟩) /√2.
Шаг 4 и 5: Перестановка кубитов и повторение операции Y
Меняем местами кубиты A, B и C, так что кубит A становится кубитом B, кубит B – кубитом C, и кубит C – кубитом A.
Затем снова применяем операцию Y: кубит A на 45 градусов по часовой стрелке и кубит B на 30 градусов против часовой стрелки.
Шаги 4 и 5 повторяются еще два раза, то есть мы выполняем перестановку кубитов и применяем операцию Y еще два раза.
Шаг 7: Применение операции X
На каждый кубит A, B и C применяем операцию X на 60 градусов против часовой стрелки.
Шаг 8: Возврат к исходному состоянию
В результате всех примененных операций, кубиты A, B и C возвращаются в исходное состояние |000⟩.
Последовательность операций, описанных в формуле, позволяет нам преобразовывать состояния кубитов, менять их местами и возвращать их в исходное состояние |000⟩. Это демонстрирует использование операций вращения X и Y для управления квантовыми состояниями и практическое применение формулы в контексте квантовых вычислений.
После каждого шага формулы, состояния кубитов изменяются.
Рассмотрим интерпретацию состояний кубитов после каждого шага:
Шаг 1: Начальное состояние кубитов
В начальном состоянии, все кубиты A, B и C находятся в состоянии |0⟩.
Шаг 2: Применение операции X
После применения операции X на каждый кубит A, B и C, мы получаем следующие состояния:
Кубит A: (|1⟩+e^ (iπ/3) |0⟩) /√2
Кубит B: (|1⟩+e^ (iπ/3) |0⟩) /√2
Кубит C: (|1⟩+e^ (iπ/3) |0⟩) /√2
Здесь, каждый кубит находится в суперпозиции состояний |0⟩ и |1⟩ с определенными амплитудами и фазами.
Шаг 3: Применение операции Y
После применения операции Y на кубиты A и B, состояния кубитов изменяются следующим образом:
Кубит A: (|1⟩+e^ (iπ/3+π/4) |0⟩) /√2
Кубит B: (|1⟩+e^ (iπ/3-π/6) |0⟩) /√2
Кубит C: (|1⟩+e^ (iπ/3) |0⟩) /√2
Здесь, кубит A находится в состоянии суммы |1⟩ и e^ (iπ/3+π/4) |0⟩ с равными вероятностями.
Кубит B находится в состоянии суммы |1⟩ и e^ (iπ/3-π/6) |0⟩ с равными вероятностями.
Кубит C остается в состоянии (|1⟩+e^ (iπ/3) |0⟩) /√2.
Шаги 4 и 5: Перестановка кубитов и повторение операции Y
Шаги 4 и 5 повторяются два раза, и состояния кубитов после каждого повторения будут аналогичными состояниям после первого применения операции Y.
Шаг 7: Применение операции X
На каждый кубит A, B и C применяется операция X на 60 градусов против часовой стрелки. Это вращение отображает состояния кубитов обратно в исходные состояния |1⟩.
Шаг 8: Возвращение к исходному состоянию
После всех примененных операций, кубиты A, B и C возвращаются в исходное состояние |000⟩.
Интерпретация состояний кубитов после каждого шага помогает нам понять, как формула изменяет и манипулирует состояниями кубитов, включая суперпозиции и корреляции. Этот процесс является важным в реализации квантовых вычислений и демонстрирует использование операций вращения X и Y для эффективного управления кубитами.