Qsphere est-il un terme réel représentant 5 qubits?

Je suis un débutant total, j'ai été amené ici par le blog de stackoverflow en vedette, alors j'ai commencé à étudier.

En regardant cette vidéo youtube ( Guide du débutant en informatique quantique (3:58 ), j'ai vu cette diapositive où elle parle de superposition:

Au début, je pensais qu'en plus des qubits, qui peuvent être dans une superposition de 0 et de 1, il y a aussi une qsphere, qui peut être dans une superposition de 5 zéros et 5 uns, alors qu'en fait ce n'est que 5 qubits.

Donc, quand nous disons une qsphere, c'est connu pour être 5 qubits?

La qsphere est un moyen de représenter des états multi-qubit. Il pourrait donc être utilisé pour 5 états de qubit, mais il pourrait également être utilisé pour tout autre nombre.

Il pourrait également être utilisé pour un seul qubit. Mais dans ce cas, il est important de noter que la qsphère de qubit unique n'est pas la même que la sphère de Bloch , qui est notre façon standard de représenter les états de qubit unique.

Au lieu de cela, la qsphere est essentiellement une version plus attrayante visuellement d'un histogramme. Il a été introduit par IBM en tant que visualisation pour l'expérience quantique, mais ne semble plus être utilisé par eux.

Pour construire la qsphere d'un état, vous devez penser à l'histogramme que vous obtiendrez si vous mesurez dans la base . Par exemple, supposons que j'ai un état de 4 qubits qui me donnerait les résultats$|0 \rangle,|1 \rangle$

{'0000':0.5, '0101':0.25, '0011:'0.125, '0111':0.125}

Ici, la chaîne de bits 0000sort avec une probabilité de , etc.$0.5$

Sur la qsphere, cela serait représenté par quatre points: un pour chacune de ces probabilités non nulles. La latitude des points dépend du nombre de 0s et de 1s dans la chaîne de bits. Notre résultat qui a tout 0s serait au pôle nord. Notre 0111, avec surtout 1s, serait près du pôle sud. Les deux résultats 0101et 0011que nous avons dans notre exemple seraient à l'équateur.

La probabilité est représentée par la force de la ligne. Les deux avec une probabilité de seulement auraient des lignes assez faibles. Celui avec une probabilité de aurait une ligne beaucoup plus épaisse. Ceux avec seraient quelque part entre les deux.$0.125$$0.5$$0.25$

Jusqu'à présent, nous avons représenté tous les aspects de l'histogramme, mais nous n'avons inclus aucune information de phase que l'état pourrait également avoir. Cela peut être encodé en utilisant la couleur des points. La sphère possède alors toutes les informations sur l'état multi-qubit.

Pour voir pourquoi ce n'est pas la plus belle visualisation qui soit, imaginez réaliser une porte Hadamard. Cela transforme les informations de latitude et de longitude en couleur, et vice-versa. Bien qu'il s'agisse d'une simple porte, elle aurait un effet très complexe.

Mais là encore, quelle visualisation de nombreux qubits n'a pas ses faiblesses? S'il était facile de les visualiser, il serait facile de les simuler. Et puis nous n'aurions pas besoin de construire des ordinateurs quantiques.

Qsphere est-il un terme réel représentant 5 qubits?

Si tel est le cas, il n'est pas largement utilisé.

Je le revendique parce que j'ai regardé autour de moi dans arXiv , un dépôt de prépublications électroniques d'articles de recherche, et je n'ai rien trouvé. Il existe cependant bien d'autres unités d'informations quantiques que le simple qubit. Tous les éléments suivants apparaissent au moins occasionnellement dans la littérature pertinente.

• Qubit a une base de calcul de deux états et peut être implémenté par un système quantique à deux niveaux.

• Qutrit a une base de calcul de trois états.

• Ququart est un terme (rare) utilisé par certains, et il a une base de quatre.
• Qudit est un terme courant. C'est la généralisation dimensionnelle d'un qubit. Souvent, n'est pas spécifié et ceux-ci sont utilisés pour comparer l'effet de l'utilisation de différentes valeurs de celui-ci.$d$$d$
• Qumode est à nouveau un terme un peu moins utilisé dans l'informatique quantique à variable continue, où maintenant, de manière informelle, la base a une infinité d'éléments.