Dozwolone bramki CNOT dla komputera kwantowego IBM Q 5

Próbuję wykonać kilka testów na komputerze IBM Q5 w IBM Quantm Experience dla niektórych prostych protokołów korekcji błędów, ale jak widzę, niektóre operacje między kubitami są niedozwolone.

Na przykład nie jest możliwe wykonanie operacji CNOT z czwartym kubitem lub wybranie jednego dla kubitu docelowego dla operacji, nie pozwala na użycie żadnego z innych kubitów jako kubitów kontrolnych.

Zastanawiałem się nad tym, że być może jest to spowodowane fizyczną implementacją takiego komputera, ale ponieważ niewiele wiem o budowie komputerów kwantowych, nie wiem, czy może to być przyczyną. Zastanawiam się więc, czy to rzeczywiście jest problem, czy w inny sposób te operacje są niedozwolone.

Tak, fizyczna implementacja jest ograniczeniem. Jeśli spojrzysz na obraz procesora, zauważysz połączenia między kubitami. To daje wyobrażenie o tym, jak wykonać dwie bramki kubitowe między poszczególnymi kubitami.

Oto dokumentacja zaplecza Teneryfy. W części zatytułowanej Dwie bramy Qubit na dole możesz przeczytać szczegóły. Kierunki bram są również wyszczególnione w pliku dziennika.

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

Pięć kubitowych urządzeń IBM ma architekturę „muszki”, co oznacza, że ​​możliwe jest interakcja tylko z pewnymi parami kubitów. Są one przedstawione w odpowiedzi Andrew O .

Oddziaływanie, które można wykonać między tymi parami kubitów, jest CNOT o określonym kierunku. Możliwe jest jednak wdrożenie innych pośrednio.

Na przykład, aby wykonać CNOT z q0 jako kontrolą i q1 jako celem, użyj

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

Powyższe można dodać w edytorze QASM. Lub możesz zrobić to samo z GUI: jest to CNOT z Hadamadsem przed i po obu kubitach. Hadamardy skutecznie odwracają kierunek CNOT.