Jak myśleć o bramce Z w kuli Blocha?


11

Jestem zdezorientowany, jak rozumieć bramę w kuli Blocha.Z

Biorąc pod uwagę macierz zrozumiałe jest, że i .Z=(1001)Z|0=|0Z|1=|1

Wyjaśniono tutaj , że jest brama obrót wokół osi. Więc jak mam rozumieć ? Ponieważ jest biegun południowy, czuję, że to jest naturalne, aby myśleć, że obrót wokół osi nic nie robi.ZπZZ|1=|1|1πZ

Odpowiedzi:


7

Sposób myślenia o kuli Blocha polega na matrycy gęstości dla stanu. Z działając albo |00| lub |11|nic nie robi, jak to ma miejsce w przypadku macierzy diagonalnej gęstości. Aby zobaczyć efekt obrotu, musisz spojrzeć na to, jak zmienia się dowolna macierz gęstości nieedagonalnejZ, Jak na przykład |++|.


8

|1 i |1są przypisane do tego samego punktu na sferze Blocha, ponieważ są równe fazie globalnej . Algebraicznie:|1|1 gdzie oznacza „równa się fazie globalnej”. Oznacza to, że jest kilkaθ takie, że |1=eiθ|1.

Tym, co was dezorientuje, jest to, że pomimo tego |0Z|0 i |1Z|1, nie dotyczy to liniowych kombinacji tych dwóch. Na przykład,Z|+Z|+ nawet jeśli |+=12|0+12|1.


2

Zgodnie z Wikipedią możemy napisać dowolny stan czysty jako

|ψ=cos(θ2)|0+eiϕsin(θ2)|1

Gdzie θ i ϕ są kąty na kuli Blocha:

Prawie każdy punkt na powierzchni (tj. Stan czysty) ma unikalną reprezentację pod względem kątów, z wyjątkiem biegunów. Podobnie jak na Ziemi, Biegun Południowy nie ma dobrze określonej długości geograficznej (każda długość geograficzna działa tak samo), dla|1 podać dowolną fazę ϕoznacza to samo. „Szerokość geograficzna”θ jest tutaj π, podłączmy to do równania:

|1=cos(π2)|0+eiϕsin(π2)|1=
=0+eiϕ|1

Jeśli znasz tożsamość Eulera, prawdopodobnie rozpoznasz eiϕjako obrót w płaszczyźnie złożonej. W szczególności, ponieważZ jest rotacją dla ϕ=π, otrzymujemy sławę eiπ=1, wreszcie przybywając do |1=|1.


1
To jest źle. Pisanie|1=|1wprowadza w błąd: są to stany równoważne, ponieważ różnią się tylko fazą globalną, ale to nie znaczy, że wektory stanu są takie same. Uzyskujesz ten wynik, ponieważ zakładasz, że nastąpi bijection między wektorami stanu i punktami na sferze Blocha, co nie jest prawdą. Bijection stoi pomiędzy punktami na kuli Blocha a stanami opisanymi jako macierze gęstości
glS

@glS Dzięki, 1=1wynika z tego, że wydawało się podejrzane. Czy sensowne jest poprawienie tej odpowiedzi z Twojej perspektywy, czy też jest to beznadziejnie złe?
Norrius

to jest twój telefon =). Myślę, że poprawną odpowiedzią jest ta, którą podał DaftWullie (uważam, że pytający miał podobne nieporozumienie jak w twojej odpowiedzi). Nie widzę wiele do powiedzenia na temat tego pytania
glS
Korzystając z naszej strony potwierdzasz, że przeczytałeś(-aś) i rozumiesz nasze zasady używania plików cookie i zasady ochrony prywatności.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.