Upgrade to Pro — share decks privately, control downloads, hide ads and more …

Quantum Computation and Quantum Information (Chapter 5.4)

Dce743dc2547b5e2ca82c5381f504e86?s=47 KenjiH
September 18, 2021

Quantum Computation and Quantum Information (Chapter 5.4)

Dce743dc2547b5e2ca82c5381f504e86?s=128

KenjiH

September 18, 2021
Tweet

Transcript

  1. 2VBOUVN$PNQVUBUJPO BOE2VBOUVN*OGPSNBUJPO $IBQUFS(FOFSBMBQQMJDBUJPOTPG UIFRVBOUVN'PVSJFSUSBOTGPSN !ΏΔ;Θ.-ษڧձ

  2. *OUSPEVDUJPO w 8FIBWFMFBSOFEQIBTFFTUJNBUJPOBOEPSEFSpOEJOH w 8IBUPUIFSQSPCMFNTDBOCFTPMWFEXJUI'PVSJFSUSBOTGPSN  w IJEEFOTVCHSPVQQSPCMFN w HFOFSBMJ[BUJPOPGBMMLOPXObFYQPOFOUJBMMZGBTU`BQQMJDBUJPOT

    w 8FXJMMTUBSUGSPNNPSFTQFDJpDBQQMJDBUJPOT w QFSJPEpOEJOH w EJTDSFUFMPHBSJUINT w 5IFOSFUVSOUPHFOFSBMIJEEFOTVCHSPVQQSPCMFN
  3. 1FSJPEpOEJOH -FU`TTFF:PVUVCFUPHFUUIFCJHQJDUVSFpSTU

  4. 1FSJPEpOEJOH w GJTBQFSJPEJDGVODUJPO w G Y S G Y GPSTPNFVOLOPXOS-

    w 8IBUJTUIFMFBTUJOUFHFSS
  5. 1FSJPEpOEJOH

  6. 1FSJPEpOEJOH

  7. %JTDSFUFMPHBSJUINT w 1FSJPEpOEJOHJTTJNQMFJOUIBUUIFEPNBJOBOESBOHFPGQFSJPEJD GVODUJPOBSFTDBMBSJOUFHFSWBMVFT w G Y Y B?\TY Y^

    w UIJTGVODUJPOIBTUIFUVQMFQFSJPE M MT GPSJOUFHFSM w UIJTGVODUJPOJTVTFGVMUPTPMWFEJTDSFUFMPHBSJUINQSPCMFN w EJTDSFUFMPHBSJUINQSPCMFN w Y NPE  w  w  w 
  8. %JTDSFUFMPHBSJUINT

  9. %JTDSFUFMPHBSJUINT

  10. %JTDSFUFMPHBSJUINT 5IFLFZUPUIJTBMHPSJUINJTTUFQ 5IJTJTFRVJWBMFOUUPUIF'PVSJFSUSBOTGPSNPGcG Y Y  5SZ&YFSDJTFJGZPVIBWFBUJNF *OUIJTFRVBUJPO UIFWBMVFTPGMBOEMNVTUTBUJTGZ UPIBWFOPO[FSPNVMUJUVEF

  11. TIJGUJOWBSJBODF 5IF'PVSJFSUSBOTGPSNIBTBOJOUFSFTUJOHQSPQFSUZLOPXOBTTIJGUJOWBSJBODF -FUVTEFTDSJCFUIF2'5BT 4VQQPTFXFBQQMZUPUIFJOJUJBMTUBUFBOPQFSBUPS6L 5IFOBQQMZUIF2'5 5IFBNQMJUVEFGPScHEPFTOPUDIBOHF

  12. 5IFIJEEFOTVCHSPVQ QSPCMFN 8FDBOPGUFOVTFBRVBOUVNBMHPSJUINUPEFUFSNJOFUIFQFSJPEF⒏DJFOUMZ /PUBMMQFSJPEJDGVODUJPODBOCFEFUFSNJOFE "pOJUFMZ HFOFSBUFEHSPVQ ( "pOJUFTFU 9 "GVODUJPOG

     DPOTUBOUPOUIFDPTFUTPGBTVCHSPVQ,  EJTUJODUPOFBDIDPTFU (JWFOBRVBOUVNCMBDLCPYUSBOTGPSN6cHcIcHcI㱾G H   GPSH㱨( I㱨9 BOE㱾BOBQQSPQSJBUFMZDIPTFOCJOBSZPQFSBUJPOPO9  'JOEBHFOFSBUJOHTFUGPS,
  13. (SPVQ "HSPVQ ( u JTBOPOFNQUZTFU(XJUIBCJOBSZPQFSBUJPOu XJUIUIF GPMMPXJOHQSPQFSUJFT DMPTVSF HuH㱨(GPSBMMH H㱨(

    BTTPDJBUJWJUZ  HuH uHHu HuH GPSBMMH H H㱨( JEFOUJUZ UIFSFFYJTUTF㱨(TVDIUIBUGPSBMMH㱨( HuFFuHH JOWFSTF GPSBMMH㱨( UIFSFFYJTUTH㱨(TVDIUIBUHuHHuHF 8FPGUFOMFBWFPVUuBOEXSJUFHuHBTTJNQMZHH 8FBMTPXSJUF ( u BT(
  14. &YBNQMF(\   ^ HuH H H NPE (SPVQ HuH

                            (JTBHSPVQ
  15. &YBNQMF(\  ^ HuH H H NPE (SPVQ HuH 

                  (JTOPUBHSPVQ
  16. (SPVQ w "HSPVQJTpOJUFJGUIFOVNCFSPGFMFNFOUTJO(JTpOJUF w 5IFPSEFSPGBpOJUFHSPVQ(JTUIFOVNCFSPGFMFNFOUTJUDPOUBJOT  EFOPUFTBTc(c w "HSPVQJTTBJEUPCF"CFMJBOJGHHHHGPSBMMH H㱨(

    w 5IFPSEFSPGFMFNFOUH㱨(JTUIFTNBMMFTUQPTJUJWFJOUFHFSSTVDIUIBU HSF w "TVCHSPVQ)PG(JTBTVCTFUPG(XIJDIGPSNTBHSPVQVOEFSUIF TBNFPQFSBUPSBT(
  17. (SPVQ -BHSBOHF`T5IFPSFN *G)JTBTVCHSPVQPGBpOJUFHSPVQ(UIFOc)cEJWJEFTc(c       

         c)c c(c c(c
  18. (FOFSBUPST w "TFUPGFMFNFOUTH ʜ HMJOBHSPVQ(JTTBJEUPHFOFSBUFUIFHSPVQJG FWFSZFMFNFOUPG(DBOCFXSJUUFOBTBQSPEVDUPG QPTTJCMFSFQFBUFE  FMFNFOUTGSPNH ʜ

    HM w 8FEFOPUFEHFOFSBUPS(BTH ʜHM &YBNQMF(\     ^ HuH HºH NPE \JNPEcJ㱨/^\     ^ \JNPEcJ㱨/^\  ^ \^JTBHFOFSBUPSPG( \^JTOPU
  19. (FOFSBUPST &YBNQMF1BVMJHSPVQ(\œ* œJ* œ9 œJ9 œ: œJ: œ; œJ;^ (9

    ; J* 1BVMJPQFSBUPSTSFQSFTFOUTTQJOBMPOHUIFDPPSEJOBUFBYJTJO%TQBDF
  20. (FOFSBUPST w 5IFHSFBUBEWBOUBHFPGVTJOHHFOFSBUPSTUPEFTDSJCFHSPVQJTUIBUUIFZ QSPWJEFBDPNQBDUNFBOTPGEFTDSJCJOHUIFHSPVQ w 'PSBHSPVQ( UIFSFJTBTFUPGMPH c(c HFOFSBUPSTHFOFSBUJOH( w

    *GHFOFSBUPS4JTpOJUF UIFOBHSPVQ(4JTDBMMFEpOJUFMZHFOFSBUFE w &WFSZpOJUFHSPVQJTpOJUFMZHFOFSBUFETJODF(( w 5IFJOUFHFSTVOEFSBEEJUJPOTBSFBOFYBNQMFPGBOJOpOJUFHSPVQ XIJDIJTpOJUFMZHFOFSBUFE
  21. $ZDMJDHSPVQT w "DZDMJDHSPVQ(QPTTFTBOFMFNFOUB㱨(TVDIUIBUBHFOFSBUFT( w "DZDMJDTVCHSPVQ)HFOFSBUFECZH㱨(JTUIFHSPVQGPSNFECZ\F H  H H ʜ

    HS^ XIFSFSJTUIFPSEFSPGH (B BК PQFSBUPSHuHSPUBUFHBGUFSH
  22. $PTFUT w 'PS) BTVCHSPVQPG( UIFMFGUDPTFUPG)JO(JTEFUFSNJOFECZH㱨( JTUIFTFUH)㲇\HIcI㱨)^ w 5IFSJHIUDPTFUJGEFpOFETJNJMBSMZ w 0GUFOXIFUIFSBDPTFUJTBMFGUPSSJHIUJTJNQMJFECZDPOUFYU

    w &MFNFOUTPGBQBSUJDVMBSDPTFUH)BSFLOPXOBTDPTFUSFQSFTFOUBUJWFT PGUIBUDPTFU &YBNQMF(JTUIFHSPVQ ;;  UIFJOUFHFSNPEVOEFSBEEJUJPO )\ ^JTBTVCHSPVQPG(5IFSFBSFGPVSMFGUDPTFUTPG) \ ^) \ ^)  \ ^)  \ ^) 
  23. $PTFUT5IFIJEEFO TVCHSPVQQSPCMFN 0SEFSpOEJOH QFSJPEpOEJOH EJTDSFUFMPHBSJUINT BOENBOZPUIFS QSPCMFNTBSFJOTUBODFTPGUIFIJEEFOTVCHSPVQQSPCMFN

  24. $PTFUT5IFIJEEFO TVCHSPVQQSPCMFN DSFBUFTVQFSQPTJUJPOPWFSHSPVQBOEBQQMZCMBDLCPYGPSG SFXSJUFcG H JOUIF'PVSJFSCBTJT 5IFLFZJTUPSFDPHOJ[FUIBUUIJTFYQSFTTJPODBOCFTJNQMJpFE CFDBVTFGJTDPOTUBOUBOEEJTUJODUPODPTFUTPGUIFTVCHSPVQ,

  25. $PTFUT5IFIJEEFO TVCHSPVQQSPCMFN IBTOFBSMZ[FSPBNQMJUVEFGPSBMMWBMVFTPGMFYDFQUUIPTFXIJDITBUJTGZ *GXFDBOEFUFSNJOFM XFDBOFWFOUVBMMZEFUFSNJOFBHFOFSBUJOHTFUGPS UIFXIPMFIJEEFOTVCHSPVQ TPMWJOHQSPCMFN

  26. 0UIFSRVBOUVN BMHPSJUINT w 8FIBWFPOMZEFTDSJCFEUIFTPMVUJPOGPS"CFMJBOHSPVQT w 8IBUBCPVUOPO"CFMJBOHSPVQT  w HSBQIJTPNPSQIJTNQSPCMFNDBOCFEFTDSJCFEBTUSBOTGPSNBUJPOT VOEFSBHSPVQ

    BOE''5BMHPSJUINFYJTUT #VUF⒏DJFOU2"SFNBJOT VOLOPXO  w 8FVTFDPTFUJOWBSJBODFQSPQFSUZPGUIF'51FSIBQTXFDBO JOWFTUJHBUFPUIFSUSBOTGPSNTXJUIEJ⒎FSFOUJOWBSJBODFTGPSOFX BMHPSJUINT w 5IFIJEEFOTVCHSPVQQSPCMFNHJWFTVTBOJNQPSUBOUDMVFBTUPXIBU LJOETPGQSPCMFNTRVBOUVNDPNQVUFSTNJHIUCFHPPEBU