Мерседес Химено-Сеговиа , Ник Хэрриган , Эрик Джонстон - Программирование квантовых компьютеров. Базовые алгоритмы и примеры кода

22
Учебник QCEngine........................................................................................ 22
Отладка....................................................................................................... 24
Низкоуровневые команды QPU.......................................................................... 25
Ограничения моделирования....................................................................... 28
Аппаратные ограничения............................................................................. 28
QPU и GPU: некоторые общие характеристики................................................... 29

ЧАСТЬ I.
ПРОГРАММИРОВАНИЕ ДЛЯ QPU
Глава 2. Один кубит........................................................................................ 32
Краткий обзор физических кубитов................................................................... 34
Круговая запись................................................................................................ 37
Размер круга................................................................................................ 38
Поворот....................................................................................................... 39
Первые операции QPU....................................................................................... 41
Команда QPU: NOT....................................................................................... 41

Оглавление   7

Команда QPU: HAD....................................................................................... 42
Команда QPU: READ..................................................................................... 43
Команда QPU: WRITE................................................................................... 43
Практический пример: идеально случайный бит.......................................... 45
Пример кода................................................................................................ 46
Пример кода................................................................................................ 48
Команды QPU: PHASE(θ) .............................................................................. 48
Команды QPU: ROTX(θ) и ROTY(θ)................................................................ 49
COPY: недостающая операция........................................................................... 50
Объединение операций QPU.............................................................................. 50
Команда QPU: ROOT-NOT.............................................................................. 51
Пример кода................................................................................................ 52
Практический пример: квантовая проверка защиты.......................................... 53
Пример кода................................................................................................ 54
Итоги................................................................................................................. 57
Глава 3. Группы кубитов................................................................................ 58
Круговая запись для многокубитных регистров................................................. 58
Пример кода................................................................................................ 60
Изображение многокубитного регистра............................................................. 61
Однокубитные операции в многокубитных регистрах........................................ 62
Чтение кубита в многокубитном регистре..................................................... 64
Наглядное представление большего количества кубитов.................................. 65
Команды QPU: CNOT.......................................................................................... 67
Практический пример: использование пар Белла для реализации
совместной случайности.................................................................................... 70
Пример кода................................................................................................ 71
Команды QPU: CPHASE и CZ............................................................................... 71
Приемы программирования QPU: фазовый откат............................................... 73
Пример кода................................................................................................ 75
Команда QPU: CCNOT (вентиль Тоффоли)......................................................... 75
Команды QPU: SWAP и CSWAP........................................................................... 76
Проверка обменом....................................................................................... 77
Пример кода................................................................................................ 78
Построение произвольной условной операции.................................................. 81

8    Оглавление
Пример кода................................................................................................ 82
Практический пример: дистанционно управляемая случайность........................ 84
Пример кода................................................................................................ 84
Итоги................................................................................................................. 87
Глава 4. Квантовая телепортация................................................................. 88
Практический пример: первые шаги в телепортации......................................... 88
Пример кода................................................................................................ 90
Анализ программы............................................................................................. 94
Шаг 1: создание запутанной пары................................................................ 95
Шаг 2: подготовка данных........................................................................... 95
Шаг 3.1: связывание данных с запутанной парой......................................... 96
Шаг 3.2: перевод кубита данных в суперпозицию........................................ 97
Шаг 3.3: чтение обоих кубитов Алисы.......................................................... 97
Шаг 4: получение и преобразование............................................................ 98
Шаг 5: проверка --">