哈达玛丁,然后在传送过程中测量消息的目的是什么?



当我偶然发现隐形传态技术教程时,我正在查看Microsoft量子开发工具包文档。它说:

1. Entangling here and there by applying a Hadamard gate and CNOT gate.
2. Sending the message using a CNOT gate and a Hadamard gate.
3. Taking a measurement of the first and second qubits, message and here.
4. Applying a NOT gate or a Z gate, depending on the result of the measurement in step 3.

我知道 Hadamarding 一个量子比特,然后在它和其他量子比特上使用 CNOT 会纠缠它们,这是传送的重要组成部分。我不明白的是,在消息量子比特上使用 CNOT,然后对 Hadamarding 使用它会对传送过程有所帮助。

  • 为什么我希望我的消息量子比特进入叠加状态?我不想从我的消息中获取随机值,相反,我希望它被传输到另一个量子比特。
  • 我明白,如果量子比特 A 折叠为我想发送的消息,并且量子比特 B 初始化为 |0>,CNOT(A, B) 将传输该消息。但是,如果 B 处于 50-50 叠加状态,则执行此操作的目的是什么?我的意思是,B 的波函数将从
  • sqrt(1/2)|0> + sqrt(1/2)|1> 变为 sqrt(1/2)|1> + sqrt(1/2)|0> 这将如何提供帮助?

但对我来说最糟糕的是上面的方法非常有效。我一定缺少一些非常基本的东西。感谢您的阅读。

理解简单量子算法的最好方法是遵循数学。

将 CNOT 应用于消息量子比特和 Alice 的贝尔对部分会纠缠所有三个量子比特,以便来自消息量子比特的信息分布在整个系统中。将 Hadamard 门应用于前一个消息量子比特,然后测量它和 Alice 的量子比特,确保所有信息都集中在 Bob 的量子比特和经典测量结果中。但是你必须做数学运算,看看这些操作之间的系统状态是什么,以及为什么你必须应用算法规定的修正。

我不会在这里进行数学讨论(主要是因为没有 TeX 这样做是一个巨大的痛苦) - 您提供的链接非常详细地完成了所有数学运算。为了增加公式,您可以寻找一个交互式演示,该演示显示了传送特定状态的过程,例如这个状态。

获得直觉的一种方法是不要将这些门视为处理步骤,而是以贝尔为基础进行测量。(这就是你如何测量两个量子比特在量子比特 1 + 测量上的 CNOT + H

)如果你这样想,那么过程是这样的:你拿要传输的量子比特,用量子比特A在贝尔基中测量它——"你测量那个量子比特和量子比特A之间的相关性"。然后你拿"测量的相关性"并将其"反向"应用于量子比特B(与A纠缠),再次得到原始量子比特。

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