Разрешенные ворота CNOT для квантового компьютера IBM Q 5

Я пытался провести некоторые тесты на компьютере IBM Q5 IBM Quantm для некоторых простых протоколов исправления ошибок, но, как я вижу, некоторые операции между кубитами не допускаются.

Например, невозможно выполнить операцию CNOT с четвертым кубитом или, если выбрать один для целевого кубита для операции, он не позволяет использовать любой из других кубитов в качестве управляющих кубитов.

Я думал о том факте, что, возможно, это из-за физической реализации такого компьютера, но поскольку я не знаю много о конструкции квантовых компьютеров, я не знаю, может ли это быть причиной. Поэтому мне интересно, если это на самом деле проблема, или иначе, почему эти операции не разрешены.

Да, физическая реализация является ограничением. Если вы посмотрите на изображение процессора, вы заметите связь между кубитами. Это дает вам представление о том, как вы можете выполнить два входа в кубит между отдельными кубитами.

Вот документация на бэкэнд Тенерифе. В разделе под названием Two Qubit gates внизу вы можете прочитать подробности. Также указания ворот также подробно описаны в файле журнала там.

https://github.com/QISKit/qiskit-backend-information/tree/master/backends/tenerife/V1

Устройства IBM с пятью кубитами имеют архитектуру «галстук-бабочка», что означает, что возможно взаимодействие только определенных пар кубитов. Они показаны в ответ Эндрю O .

Взаимодействие, которое может быть выполнено между этими парами кубитов, является CNOT с определенным направлением. Тем не менее, можно реализовать другие косвенно.

Например, чтобы выполнить CNOT с q0 в качестве контроля и q1 в качестве цели, используйте

h q[0];
h q[1];
cx q[1], q[0];
h q[1];
h q[0];

Выше можно добавить в редакторе QASM. Или вы можете сделать то же самое с GUI: это CNOT с Hadamads до и после на обоих кубитах. Адамарды эффективно меняют направление CNOT.