Porta U

Nella computazione quantistica, la porta U è la porta quantistica a singolo qubit più importante e più fondamentale. Tutte le porte quantistiche unitarie a singolo qubit possono essere considerate un caso particolare della porta U. In questo capitolo del tutorial OpenQASM imparerai come applicare la porta U a un qubit.

In OpenQASM la porta U è una porta integrata e pertanto OpenQASM fornisce la sintassi per applicare la porta U a un qubit. Una porta U ha 3 parametri: θ, φ e λ.

Una porta U con parametri θ, φ e λ può essere considerata equivalente alle seguenti operazioni: RZ(φ) RY(θ) RZ(λ)

dove RZ(x) è la rotazione attorno all'asse Z sulla sfera di Bloch di x radianti e RY(x) è la rotazione attorno all'asse Y sulla sfera di Bloch di x radianti.

La porta U con parametri θ, φ e λ può essere rappresentata dalla seguente matrice:

Ad esempio, la porta H è un caso particolare della porta U quando il valore di θ = π/2, φ = 0 , λ = π.

Il valore dei parametri θ, φ e λ può variare tra 0 (incluso) e 4π (escluso).

Porta U

La porta U può essere applicata a qualsiasi qubit.

La seguente sintassi viene utilizzata per applicare la porta U con parametri theta, phi, lambda al qubit quantum_register[index]–

U(theta, phi, lambda) quantum_register[index]; Nota: U è una porta integrata, pertanto u è una parola chiave riservata.

Esempio

Di seguito un esempio di applicazione della porta U al primo qubit del registro quantistico qubits con parametri θ = π/2, φ = 0 , λ = π. Applicare la porta U con questi parametri equivale ad applicare la porta H al qubit.

OPENQASM 2.0;
include "qelib1.inc";

// Define quantum registers
qreg qubits[1];

// Applying H gate on the first Qubit of Quantum Register
u(pi/2, 0, pi) qubits[0];

La porta U sui registri quantistici

È anche possibile applicare la porta U con un particolare insieme di parametri a tutti i qubit di un registro quantistico contemporaneamente.

La seguente sintassi viene utilizzata per applicare la porta U con parametri theta, phi, lambda a tutti i qubit di un registro quantistico quantum_register contemporaneamente.

u(theta, phi, lambda) quantum_register;

Esempio

Di seguito un esempio di applicazione della porta U a tutti i qubit del registro quantistico qubits con parametri θ = π/2, φ = 0 , λ = π. In pratica, stiamo applicando la porta H a tutti i qubit del registro quantistico qubits.

// Applying H gate on all Qubits of the Quantum Register
u(pi/2, 0, pi) qubits;