面向量子理论的程序设计基础 | 计算机量子态的可视化

发布时间：2023-02-27 13:10:14 所属栏目：动态来源：

导读：单量子比特布洛赫球的可视化表示。

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单量子比特布洛赫球表示可视化

根据量子比特布洛赫矢量的坐标绘制布洛赫球几何图像的函数为

plot_bloch_vector(bloch, title= ' ', ax= None,figsize= Non

单量子比特布洛赫球的可视化表示。

01

单量子比特布洛赫球表示可视化

根据量子比特布洛赫矢量的坐标绘制布洛赫球几何图像的函数为

plot_bloch_vector(bloch, title= ' ', ax= None,figsize= None,\\ coord_type= 'cartesian')
当coord_type ='cartesian'时，布洛赫矢量采用量子态直角坐标(x,y,z);当coord_type ='spherical'时，布洛赫矢量采用量子态球极坐标(r,θ,ϕ)。coord_type默认采用直角坐标系。参数title为字符串类型，若非空，则在显示图片的上方显示该标题。

【例6.7】编程实例: 请绘制|+〉对应的布洛赫球表示。

解:

|+〉的直角坐标为(1,0,0),代码实现如下。

02

多量子比特布洛赫球表示可视化

根据状态向量或密度矩阵绘制对应的布洛赫球几何图像的函数为

plot_bloch_multivector(state,title= '',figsize= None,,\\ rho= None,reverse_bits= False)
该函数根据量子比特的状态向量绘制布洛赫球几何图像，也适用于单量子比特。state代表量子态，可以用状态向量或密度矩阵表示;reverse_bits为布尔变量，为True时序号大的量子比特先输出，为False时序号小的量子比特先输出(默认为False)。

【例6.8】编程实例: 考察图6.8所示的量子线路，算符U 0 对应图中两条barrier虚线之间的部分，q 1 和q 0 的初态为|00〉,分别给出算符U 0 初态和末态的状态向量及其布洛赫球表示，并分析推断其功能和意义。

U 0 初态的状态向量为［0.5+0.j 0.5+0.j 0.5+0.j 0.5+0.j］
U 0 末态的状态向量为［0.5+0.j -0.5+0.j -0.5+0.j -0.5+0.j］，表明其无法用两个独立的量子态的张量积表示，这是因为该态为纠缠态。

U 0 实现的功能为

实例讲解

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（编辑：汽车网）

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