可视化量子线路:态矢量差异高亮与半矩阵表示

现有的电路模拟器图形用户界面通常会显示每个量子比特简化状态的小型可视化摘要,包括概率、相位、纯度以及/或布洛赫球坐标等信息。这些显示必然只能提供量子比特量子状态的不完整图像,有时可能会让量子计算的学生或新手感到困惑。 该研究团队贡献了两种新颖的可视化方法,旨在为小型电路提供更完整的信息。首先,为了补充每个量子比特的信息,该团队展示了完整的状态向量,并通过使用少量颜色、箭头和符号来说明振幅在不同门作用下逐层变化的方式。该团队称之为“状态向量差异高亮显示”,并展示了这种方法如何阐明哈达玛门、X门、Y门、Z门、S门、T门、相位门和SWAP门的效果,其中每个门可以具有控制和反控制量子比特的任意组合。 其次,该团队在三角形“半矩阵”可视化中显示关于量子比特的成对信息(如并发性和相关性)。该团队的开源软件实现名为MuqcsCraft,可作为实时在线演示在网页浏览器中运行,无需安装任何额外软件,允许用户通过拖放操作定义电路,然后进行模拟和可视化。
提交arXiv: 2025-10-01 13:37

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