Изучаем квантовые вычисления на Python и Q# [Сара Кайзер] (pdf) читать постранично, страница - 2

базиса.................66
Симулирование кубитов в исходном коде...............................69
2.4 Программирование рабочего QRNG-генератора. ..................75
Резюме........................................................................................................82

3

Обмен секретами с помощью квантового
распределения ключей....................................................................83
3.1
3.2
3.3
3.4

В любви и шифровании все средства хороши.........................83

3.1.1
3.1.2

Квантовые операции NOT......................................................87
Обмен классических битов с кубитами..................................91
Сказка о двух базисах....................................................................93
Квантовое распределение ключей: BB84..................................97

Использование секретного ключа для отправки
секретных сообщений................................................................. 102
Резюме...................................................................................................... 105

4

Нелокальные игры: работа с несколькими
кубитами............................................................................................. 107
4.1

Нелокальные игры....................................................................... 107

Что такое нелокальные игры?............................................. 108
Тестирование квантовой физики: игра CHSH..................... 108
Классическая стратегия....................................................... 112
4.2 Работа с многокубитовыми состояниями.............................. 113
4.2.1 Реестры................................................................................. 114
4.2.2 Почему трудно симулировать квантовые компьютеры?..... 116
4.2.3 Тензорные произведения для подготовки состояний........... 118
4.2.4 Тензорные произведения для кубитовых операций
на реестрах........................................................................... 120
Резюме...................................................................................................... 124

5

4.1.1
4.1.2
4.1.3

Нелокальные игры: имплементирование
многокубитового симулятора. .............................................. 125
5.1

Квантовые объекты в QuTiP...................................................... 126

Модернизация симулятора................................................... 132
Измерение: как измерить несколько кубитов?.................... 136
5.2 Игра CHSH: квантовая стратегия. ............................................ 140
Резюме...................................................................................................... 145

6

5.1.1
5.1.2

Телепортация и запутанность: перемещение
квантовых данныхс места на место................................ 146
6.1

Перемещение квантовых данных............................................ 147

6.1.1
6.1.2

Обменные операции в симуляторе....................................... 150
Какие еще существуют двухкубитовые вентили?............... 154

Содержание

6.2

9

Все одиночные (однокубитовые) повороты. ......................... 157
6.2.1

Привязка поворотов к координатам: операции Паули....... 159

6.3 Телепортация................................................................................ 167
Резюме...................................................................................................... 170
Часть I: заключение............................................................................... 171

Часть II

7

ПРОГРАММИРОВАНИЕ КВАНТОВЫХ
АЛГОРИТМОВ НА Q#..................................................... 172

Перевес в другую пользу: введение в язык
программирования Q#................................................................. 173
7.1
7.2

Введение в Комплект инструментов для квантовой
разработки..................................................................................... 174
Функции и операции в Q#.......................................................... 178

Игры с квантовыми генераторами случайных чисел
на Q#...................................................................................... 178
7.3 Передача операций в качестве аргументов........................... 185
7.4 Игра Морганы на Q#.................................................................... 191
Резюме...................................................................................................... 194

8

7.2.1

Что такое квантовый алгоритм. ....................................... 195
8.1
8.2
8.3

Классические и квантовые алгоритмы................................... 196
Алгоритм Дойча–Йожи: умеренные улучшения
для проведения поиска............................................................... 199

8.2.1

Владычица (квантового) озера............................................. 199

Оракулы: представление классических функций
в квантовых алгоритмах............................................................. 205

Преобразования Мерлина..................................................... 206
Обобщение наших результатов........................................... 210
8.4 Симулирование алгоритма Дойча–Йожи на Q#. .................. 216
8.5 Размышления о квантово-алгоритмических техниках. ..... 220
8.5.1 Ботинки и носки: применение и откат квантовых
операций................................................................................ 220
8.5.2 Использование инструкций Адамара
для переворачивания управления и цели............................... 224
8.6 Фазовая отдача: ключ к нашему успеху.................................. 226
Резюме...................................................................................................... 231
8.3.1
8.3.2

9

Квантовая телеметрия: это не просто фаза............. 232
9.1
9.2

Фазовое оценивание: использование полезных
свойств кубитов для измерения............................................... 233

9.1.1

Часть и частичное применение............................................ 233

Пользовательские типы.............................................................. 238

Содержание

10

9.3
9.4
9.5
9.6

Беги, змейка, беги: выполнение Q# из Python...................... 246
Собственные состояния и локальные фазы........................... 252
Контролируемое