Vrata U

V kvantnem računanju so vrata U najpomembnejša in najosnovnejša kvantna vrata na enem kubitu. Vsa unitarna kvantna vrata na enem kubitu lahko obravnavamo kot poseben primer vrat U. V tem poglavju vodiča OpenQASM se boste naučili, kako na kubit uporabiti vrata U.

V OpenQASM so vrata U vgrajena vrata, zato OpenQASM ponuja sintakso za uporabo vrat U na kubitu. Vrata U imajo 3 parametre: θ, φ in λ.

Vrata U s parametri θ, φ in λ lahko obravnavamo kot enakovredna naslednjim operacijam: RZ(φ) RY(θ) RZ(λ)

pri čemer je RZ(x) vrtenje okoli osi Z na Blochovi sferi za x radianov, RY(x) pa vrtenje okoli osi Y na Blochovi sferi za x radianov.

Vrata U s parametri θ, φ in λ lahko predstavimo z naslednjo matriko:

Na primer, vrata H so poseben primer vrat U, ko je θ = π/2, φ = 0, λ = π.

Vrednosti parametrov θ, φ in λ lahko segajo od 0 (vključno) do 4π (izključno).

Vrata U

Vrata U lahko uporabimo na kateremkoli kubitu.

Naslednja sintaksa se uporablja za uporabo vrat U s parametri theta, phi, lambda na kubitu quantum_register[index]:

U(theta, phi, lambda) quantum_register[index]; Opomba: U so vgrajena vrata, zato je u rezervirana ključna beseda.

Primer

Spodaj je primer uporabe vrat U na prvem kubitu kvantnega registra qubits s parametri θ = π/2, φ = 0, λ = π. Uporaba vrat U s temi parametri je enakovredna uporabi vrat H na kubitu.

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];

Vrata U na kvantnih registrih

Vrata U z določenim naborom parametrov je mogoče uporabiti tudi na vseh kubitih kvantnega registra hkrati.

Naslednja sintaksa se uporablja za uporabo vrat U s parametri theta, phi, lambda na vseh kubitih kvantnega registra quantum_register hkrati.

u(theta, phi, lambda) quantum_register;

Primer

Spodaj je primer uporabe vrat U na vseh kubitih kvantnega registra qubits s parametri θ = π/2, φ = 0, λ = π. S tem dejansko uporabimo vrata H na vseh kubitih kvantnega registra qubits.

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