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Un Enfoque Novel para la Transformación de Estado a Estado en la Computación Cuántica

Autores: Grigoryan, Artyom M.; Gomez, Alexis A.; Agaian, Sos S.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Un Enfoque Novel para la Transformación de Estado a Estado en la Computación Cuántica


Categoría

Gestión y administración

Subcategoría

Gestión de la tecnología y la inovación

Palabras clave

Estado cuántico
Transformaciones
Superposición
Rotaciones
Puertas controladas
Circuitos cuánticos

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este artículo presenta un nuevo enfoque al problema de transformar un estado cuántico en otro. Se muestra que una superposición de r-qubits |x se puede obtener de otra superposición de r-qubits |y, utilizando solo (2r-1) rotaciones, cada una presentada por una puerta de rotación controlada. Se consideran las superposiciones cuánticas con amplitudes reales. El enfoque tradicional de dos etapas Uy-1Ux:|x|0r|y requiere el doble de rotaciones. Aquí, ambas transformaciones al estado base convencional, Ux:|x|0r y Uy:|y|0r, utilizan (2r-1) rotaciones cada una en dos planos binarios, y muchas de estas rotaciones requieren conjuntos adicionales de CNOTs para ser representadas como puertas controladas de 1 o 2 qubits. El método propuesto se basa en el concepto de la transformación de montón inducida por señales discretas (DsiHT), que es unitaria y generada por un vector y un conjunto de ecuaciones angulares con parámetros dados. Se describe el análogo cuántico de esta transformación. La característica principal del DsiHT es el camino de procesamiento de los datos. Se muestra que existen caminos rápidos que permiten el cálculo efectivo del DsiHT, lo que conduce a circuitos cuánticos simples para la preparación y transformación de estados. Se dan ejemplos de tales caminos y se describen en detalle circuitos cuánticos para la preparación y transformación de 2-, 3- y 4-qubits. No se utilizan puertas CNOT, sino solo puertas controladas de rotaciones elementales alrededor del eje y. Se muestra que se requieren la transformación y, en particular, solo puertas de rotación con qubits de control para la inicialización de 2-, 3- y 4-qubits. Los circuitos cuánticos son simples y tienen una forma recursiva, lo que los hace fáciles de implementar para superposiciones arbitrarias de r-qubits, con r>=2. Este enfoque reduce significativamente la complejidad de las transformaciones de estados cuánticos, allanando el camino para algoritmos cuánticos más eficientes e implementaciones prácticas en dispositivos cuánticos a corto plazo.

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