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量子コンピューティングを齧る 測定ゲート

量子ビットたちはZ基底で$${|0 \rangle}$$と$${|1 \rangle}$$に落ち着いた。
かに見えたが、実はもつれにもつれている。お互い干渉をやめないし。
ていうか…こじれるように煽ってきたんだけど。

ただ、いつまでも痴情のもつれみたいのを見せられてるのも飽きた。
「役立たずのブタ!」
昼メロだってすっかり廃れたじゃん。

『牡丹と薔薇』は痴情だったのか?
観たことがないからわからない。
そう、観ないとわからない。

ただ何度でも、なんならBSでもこすれるドラマと違って量子は観ちゃうと状態が壊れるという厄介な特性を持っている。
もう元に戻れない。

でも観てやらないと使えない。
「役立たずのブタ!」
なので測定する(論理展開、完璧じゃないか、これ?)。

1. もつれさせる

もつれてるのを解く前にまずもつれを作る。
心配いらない。情緒は安定している。
$${|00 \rangle}$$をもつれさせるのは簡単だ。

「3. 量子もつれの生成」。ここに書いてある。

片っぽの量子ビット(制御ビット)にアダマールゲート$${H}$$を施しといたうえでCNOTゲートを通すともつれるらしい。

$$
CNOT(H \otimes I)|00\rangle
$$

こんなにわかりやすく!書いた人、誰?すごくない?

CNOT(H⊗I)|00⟩の回路図

図にしてみました。
$${|0 \rangle}$$2個が初期状態。出力側はベル状態$${\frac{1}{\sqrt{2}}(\ket{00} + \ket{11})}$$になっている。

要はもつれてる。初めて・見たわ(いや、今まで散々書いてきたはず…)。


2. 測定する

ほっといても時が解決してくれる。
実際問題、量子コンピュータの課題はいかに長くもつれ状態(エンタングルメント)を維持するかだ。
といっても話が進まないので測定する。

測定には測定ゲートを使う。まんま。
ただ回路図の表記方法は何種類かあるらしい。
ここではその中でも一番かわいいのを選んでみた。

量子状態の測定

かーわーいーいー(熟女系)。かぁわいー(ギャル系)。
どちらもいい。

この場合だと結果は$${|00 \rangle}$$の$${|11 \rangle}$$の半々である。
「アリ寄りのナシ」と「ナシよりのアリ」はナシナシのナシだ。
選べないがどちらかになる。

量子状態は解消する。
でも古典コンピュータで使える状態にはなる。


3. ちょっかいを出す

ここまでは本を読んでいてなんとかついていった。
ただその後に書いてある箇所はわからない。
部分的に観測するととりあえず量子状態は崩壊するけど別の量子状態が生成するんだそうだ。

この図は本には出てこない。
Claudeに描いてもらった。

partial measurement

ついでに教えてもらった。

  • 量子測定の部分性partial measurement)として知られる現象です。

  • 部分測定では、測定された部分は古典化しますが、残りの部分は測定結果に応じた新しい量子状態として存続します。

もつれを解消しにいったけど中途半端に介入するとますますもつれるってこと?
あれ?この解釈…芯食ってない?


量子コンピューティングって奥が深い。

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