量子计算机编程：从入门到实践

量子隐形传态

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61

在编写本书时，

IBM QX

中的电路图和程序运行结果显示了

QPU

中所有

5

个

量子比特的情况，即使程序没有全部使用它们，也会如此。这就是为什么图

4-4

中的电路图有两根空的量子比特线，以及为什么图

4-5

中的每个结果有

5

位。其实，因为我们仅用了

3

个量子比特，所以条形图显示了

8

种组合的结

果，即

2

3

= 8

。

4.2

　程序步骤

因为量子隐形传态示例使用了

3

个量子比特，所以对它们的完整描述需要

8

个圆（

2

3

=8

，

每个可能的组合对应

1

个圆）。我们将

8

个圆排列成两行，这样做有助于直观地理解运算

如何影响这

3

个量子比特。在图

4-6

中，我们根据特定的值标记了每一行和每一列的圆。

通过研究每个圆对应的寄存器的二进制值，可以检查这些标签是否正确。

纠缠

准备有

效载荷

发送 接收 验证

图 4-6：完整的量子隐形传态及验证程序

在处理多量子比特寄存器时，我们通常会像图

4-6

中那样将圆按行和列来排

列。通过这种方法，我们总是能够快速地发现各个量子比特的不同表现。

如图

4-6

所示，在程序刚开始运行时，所有

3

个量子比特都被初始化为

|

0

⟩

态，唯一可能

的值是同时满足

alice=0

、

ep=0

和

bob=0

的值。

4.2.1

　步骤

1

：

创建纠缠对

量子隐形传态的第

1

个任务是创建纠缠对。我们结合使用

HAD

和

CNOT

来完成这个任务，做

法与我们在第

3

章中创建贝尔对的做法相同。从图

4-7

中不难看出，如果读取

bob

和

ep

，

那么值是随机的（

0

或

1

，概率均为

50%

），但无论如何，

bob

和

ep

的值都相等，即它们彼

此纠缠。

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第

4

章

纠缠

准备有 ...