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Choi

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下一章: SuperOp


简介

量子通道的 Choi 矩阵表示。

量子通道 \(\mathcal{E}\) 的 Choi 矩阵表示是一种矩阵形式。

\[\Lambda=\sum_{i, j}|i\rangle\langle j| \otimes \mathcal{E}(|i\rangle\langle j|) \]

密度矩阵 \(\rho\) 相对于 Choi 矩阵的演化如下:

\[\mathcal{E}(\rho)=\operatorname{Tr}_{1}\left[\Lambda\left(\rho^{T} \otimes \mathbb{I}\right)\right] \]

请参考已有文献:C.J. Wood, J.D. Biamonte, D.G. Cory, Tensor networks and graphical calculus for open quantum systems, Quant. Inf. Comp. 15, 0579-0811 (2015).arXiv:1111.6950 [quant-ph]

在 QPanda3 量子信息模块中

构造 Choi 对象

API文档链接

从 Choi 构造

从 Choi 对象生成另一个 Choi 对象。

执行结果如下所示:

choi2: [[ 1.+0.j 0.+0.j 0.+0.j -1.+0.j]
[ 0.+0.j 2.+0.j 0.+0.j 0.+0.j]
[ 0.+0.j 0.+0.j 2.+0.j 0.+0.j]
[-1.+0.j 0.+0.j 0.+0.j 1.+0.j]]

从 Chi 构造

从 Chi 对象生成 Choi 对象。请参考 Chi

执行结果如下所示:

choi: [[ 1.+0.j 0.+0.j 0.+0.j -1.+0.j]
[ 0.+0.j 2.+0.j 0.+0.j 0.+0.j]
[ 0.+0.j 0.+0.j 2.+0.j 0.+0.j]
[-1.+0.j 0.+0.j 0.+0.j 1.+0.j]]

从 SuperOp 构造

从 SuperOp 对象生成 Choi 对象。请参考 SuperOp

执行结果如下所示:

choi: [[ 1.+0.j 0.+0.j 0.+0.j -1.+0.j]
[ 0.+0.j 2.+0.j 0.+0.j 0.+0.j]
[ 0.+0.j 0.+0.j 2.+0.j 0.+0.j]
[-1.+0.j 0.+0.j 0.+0.j 1.+0.j]]

从 Kraus 构造

从 Kraus 对象生成 Choi 对象。请参考 Kraus

执行结果如下所示:

choi: [[ 1.+0.j 0.+0.j 0.+0.j -1.+0.j]
[ 0.+0.j 2.+0.j 0.+0.j 0.+0.j]
[ 0.+0.j 0.+0.j 2.+0.j 0.+0.j]
[-1.+0.j 0.+0.j 0.+0.j 1.+0.j]]

从 PTM 构造

从 PTM 对象生成 Choi 对象。请参考 PTM

执行结果如下所示:

choi: [[ 1.+0.j 0.+0.j 0.+0.j -1.+0.j]
[ 0.+0.j 2.+0.j 0.+0.j 0.+0.j]
[ 0.+0.j 0.+0.j 2.+0.j 0.+0.j]
[-1.+0.j 0.+0.j 0.+0.j 1.+0.j]]

获取内部数据

输入和输出维度

获取量子通道的输入维度 input_dim 和输出维度 output_dim

Choi 矩阵的形状为 (input_dim * output_dim, input_dim * output_dim)

Choi.get_input_dim的API文档链接

Choi.get_output_dim的API文档链接

执行结果如下所示:

input_dim: 2
output_dim: 2

量子态的演化

Choi.evolve的API文档链接

密度矩阵

DensityMatrix 对象进行演化,演化结果为一个 DensityMatrix 对象。DensityMatrix 对象的维度可通过成员方法 dim 获取,并应等于 Choi 对象的输入维度。请参考密度矩阵

执行结果如下所示:

res: [[ 1.30727832+0.j -0.38338527+0.17772383j]
[-0.38338527-0.17772383j 1.69272168+0.j ]]

态矢量

StateVector 对象执行演化,并将结果返回为 DensityMatrix 对象。StateVector 对象的维度由其成员方法 dim 获取,并且应等于 Choi 对象的输入维度。请参考密度矩阵态矢量

执行结果如下所示:

res: [[1.+0.j 0.+0.j]
[0.+0.j 2.+0.j]]

布尔函数

判等

判断两个 Choi 对象的内部数据是否相等。

API文档链接

执行结果如下所示:

True