圖態

在量子計算中,圖態(Graph state)是一種可以用圖(Graph)表示的特殊多量子比特態。

介紹

在量子計算中,圖態 (Graph state)是一種可以用圖(Graph)表示的特殊多量子比特態。每個量子比特由圖的頂點表示,每兩個相互作用的量子比特之間用一條棱表示。利用它,可以很方便地表示糾纏態。

圖態在量子糾錯碼,糾纏測量和純化中有套用。在基於測量的量子計算(Measurement-based quantum computation)模型中用來表征計算資源。

定義

在圖態中,用端點(vertex)表示一個量子比特(qubit),用點與點之間的聯繫作為相應的操作(operation)。定義圖態存在兩種方式,他們是等價的。

圖態 圖態

第一種:將每一個qubit製備為 。然後存在關聯的qubit之間進行CZ操作,其中:

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則圖態表示

圖態 圖態

為 ,其中E表示a,b近鄰,V表示端點。

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第二種是根據每個端點和相應的連線定義一個穩定子(stabilizer),定義為: ,不同端點之間的穩定子是相互對易的,所以它們具有相同的的本徵態。圖態就定義為所有穩定子本徵值為+1的本徵態。如果我們定義哈密頓量 ,則圖態對應為哈密頓量的基態。

需要強調上述兩種定義是等價的。

舉例

對於三個點和兩個線段構成的折線段,端點命名為1,2,3,則穩定子分別為:

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圖態可以表示為:

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