Zulässige CNOT-Gates für IBM Q 5-Quantencomputer

Ich habe versucht, einige Tests auf dem IBM Q5-Computer mit IBM Quantm-Erfahrung für einige einfache Fehlerkorrekturprotokolle durchzuführen, aber wie ich sehen kann, sind einige Operationen zwischen den Qubits nicht zulässig.

Beispielsweise ist es nicht möglich, eine CNOT-Operation mit dem vierten Qubit durchzuführen, oder wenn eines als Ziel-Qubit für die Operation ausgewählt wird, ist es nicht zulässig, eines der anderen Qubits als Steuer-Qubits zu verwenden.

Ich habe darüber nachgedacht, dass dies möglicherweise an der physischen Implementierung eines solchen Computers liegt, aber da ich nicht viel über den Aufbau von Quantencomputern weiß, weiß ich nicht, ob dies die Ursache sein könnte. Ich frage mich also, ob dies tatsächlich das Problem ist oder warum diese Vorgänge nicht zulässig sind.

Ja, die physische Implementierung ist die Einschränkung. Wenn Sie sich das Bild des Prozessors ansehen, werden Sie die Verbindungen zwischen Qubits bemerken. Dies gibt Ihnen eine Vorstellung davon, wie Sie zwei Qubit-Gates zwischen bestimmten Qubits ausführen können.

Hier ist die Dokumentation zum Backend von Teneriffa. Im Abschnitt Zwei Qubit-Tore unten können Sie die Details lesen. Auch die Richtungen der Tore sind dort in einer Protokolldatei aufgeführt.

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

Die IBM-Geräte mit fünf Qubits verfügen über eine "Bow Tie" -Architektur, sodass nur bestimmte Qubit-Paare miteinander interagieren können. Diese werden in der Antwort von Andrew O gezeigt .

Die Wechselwirkung, die zwischen diesen Qubitpaaren durchgeführt werden kann, ist ein CNOT mit einer bestimmten Richtung. Es ist jedoch möglich, andere indirekt zu implementieren.

Verwenden Sie beispielsweise, um einen CNOT mit q0 als Kontrolle und q1 als Ziel durchzuführen

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

Das Obige kann im QASM-Editor hinzugefügt werden. Oder Sie können dasselbe mit der GUI tun: Es ist ein CNOT mit Hadamads vor und nach beiden Qubits. Die Hadamards kehren die CNOT-Richtung effektiv um.