طراحي و پياده سازي حالت كوانتومي W به صورت نظري و تجربي با IBM Quantum Experience

Design and implementation of W quantum state theoretically and experimentally with IBM Quantum Experience

حالت W يك حالت كوانتومي درهمتنيده سه كيوبيتي و يكي از دو رده جدايي ناپذير حالت هاي سه كيوبيتي است كه براي نمايش نوع خاصي از درهمتنيدگي چند بخشي و كاربردهايي در نظريه اطلاعات كوانتومي قابل توجه است. در اين مقاله ابتدا از ديدگاه نظري، طراحي مدار و پياده سازي اين حالت به تفصيل بررسي و سپس با استفاده از محيط برخط IBM Quantum Experience به صورت عملي نيز نتايج نظري را آزموده و بررسي مي كنيم. به دلايل فني نتايج نظري و تجربي كمي اختلاف دارند. تفاوت نتايج تجربي ناشي از عدم رفع كامل واهمدوسي كيوبيت هاست. شبيه سازي نظري، يك حالت متقارن سه كِتي، هر يك با احتمال 0.(33) ̅ را به طور دقيق نشان مي دهد كه نتايج اندازه گيري روي كيوبيت اول براي نتيجه 0، فروريزش به يك حالت كامل درهمتنيده دو بخشي بل و براي نتيجه 1، يك حالت ضربي خواهد بود. اين نتايج در پياده سازي تجربي نيز به دست مي آيد اما به دلايل ذكر شده كمي با مقادير نظري متفاوت هستند.

The W state is a three-qubit entangled quantum state and one of two inseparable classes of three-qubit states that are notable for representing a special type of multipart entanglement and applications in quantum information theory. In this article, first from the theoretical point of view, circuit design and implementation of this mode will be examined in detail, and then using the IBM Quantum Experience online environment, we will test and examine the theoretical results in a practical way. For technical reasons, the theoretical and experimental results are slightly different. The difference in the experimental results is due to the lack of decoherence of qubits. The theoretical simulation shows a three-quantity symmetric state, each with probability 0.33 accurately shows that the measurement results on the first qubit for the result 0, collapsing into a fully entangled two-part Bell state and for the result 1 , will be a multiplicative mode. These results are also obtained in experimental implementation, but for the reasons mentioned, they are slightly different from the theoretical values.