Porte CNOT consentite per computer quantistico IBM Q 5

Sto provando a fare alcuni test nel computer IBM Q5 dell'esperienza quantistica di IBM per alcuni semplici protocolli di correzione degli errori, ma come posso vedere, alcune operazioni tra i qubit non sono consentite.

Ad esempio, non è possibile eseguire un'operazione CNOT con il quarto qubit o quando si seleziona uno come qubit di destinazione per l'operazione, non consente di utilizzare nessuno degli altri qubit come qubit di controllo.

Ho pensato al fatto che forse è a causa dell'implementazione fisica di tale computer, ma poiché non so molto sulla costruzione di computer quantistici, non so se questa potrebbe essere la causa. Quindi mi chiedo se questo è effettivamente il problema, o altrimenti perché tali operazioni non sono consentite.

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— Josu Etxezarreta Martinez
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Risposte:

Sì, l'implementazione fisica è il vincolo. Se guardi l'immagine del processore noterai le connessioni tra i qubit. Questo ti dà un'idea di come puoi eseguire due gate di qubit tra qubit particolari.

Ecco la documentazione sul backend di Tenerife. Nella sezione intitolata Due porte Qubit in basso puoi leggere i dettagli. Anche le indicazioni delle porte sono dettagliate in un file di registro lì.

https://github.com/QISKit/qiskit-backend-information/tree/master/backends/tenerife/V1

— Andrew O
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I dispositivi IBM a cinque qubit hanno un'architettura 'bow tie', il che significa che è possibile interagire solo con determinate coppie di qubit. Questi sono mostrati nella risposta di Andrew O .

L'interazione che può essere eseguita tra queste coppie di qubit è un CNOT con una direzione particolare. Tuttavia, è possibile implementare altri indirettamente.

Ad esempio, per eseguire un CNOT con q0 come controllo e q1 come destinazione, utilizzare

h q[0];
h q[1];
cx q[1], q[0];
h q[1];
h q[0];

Quanto sopra può essere aggiunto nell'editor QASM. Oppure potresti fare lo stesso con la GUI: è un CNOT con Hadamads prima e dopo su entrambi i qubit. Gli Hadamard invertono efficacemente la direzione del CNOT.

— James Wootton
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Buona pesca. Ho dimenticato di dire che puoi invertire la direzione verso il cnot con gli hadamards.

— Andrew O,

Grazie per l'utile equivalenza con le porte Hadamard. Ad ogni modo, e a causa del fatto che le porte quantistiche introducono errori nei qubit, quel circuito equivalente non sarebbe più incline a soffrire di errori?

— Josu Etxezarreta Martinez,

Le porte a qubit singolo sono piuttosto pulite, quindi non dovrebbero soffrire troppo. I CNOT tra qubit che non sono connessi potrebbero anche essere creati usando le porte SWAP, ma ciò introdurrebbe molti errori, quindi non è raccomandato.

— James Wootton,

Temo che la tua soluzione funzioni ora? Ho provato e non è possibile in questo toplogy (ibmqx4)

— bharath muppa