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量子データのクラスタ状態

Yuichiro Minato

2022/02/10 06:20

量子状態を扱う際に、クラスタ状態というのが出てきます。確認します。

量子ニューラルネットワーク

https://www.tensorflow.org/quantum/tutorials/qcnn?hl=ja

こちらの論文がリファレンスされてます。

CLUSTER-STATE QUANTUM COMPUTATION

ざっくり確認します。

クラスター状態

[cluster state]

2009/02

井元信之

格子状に並んだ量子ビットのすべての隣り合う量子ビット間に制御位相反転(controlled Z 二つの量子ビット間の操作で、C-Zともいう)をかけてできる多体エンタングルメント状態。一方向量子計算を行うために、最初に準備する状態である点で、量子コンピューティング研究において重要な意義をもつ。実験的には、四つの光子のGHZ状態の発生に成功している。

https://imidas.jp/genre/detail/K-112-0036.html

イミダスが分かりやすいです。格子状に並んだ量子ビットの隣り合う量子ビット間にCZゲートをかけてできる多体エンタングルメント状態とあります。つまり隣接する量子ビット間にCZをかければよいということになります。

補足すると、初期の量子ビットにCZをかけても何も起きないので、基本的には最初に重ね合わせを作る必要があり、そこにCZをかけます。

クラスター状態、グラフ状態とは?

http://tomoyukimorimae.web.fc2.com/cluster.pdf

こちらでも同様にグラフ状態やクラスタ状態と呼ばれています。

https://www.tensorflow.org/quantum/tutorials/qcnn?hl=ja

結果、このように、量子ビットにHゲートをかけてCZを接続されているところにかけて成立します。

QCNNではこの後に量子ビットの値を操作するようにRXを適用して機械学習の入力データとして判別する対象として量子状態を決めています。

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