Как визуально представлять мульти-кубитную систему в Python?

Question

Я пытаюсь наглядно показать сравнение между 3-кубитной системой до и после того, как на ней был выполнен определенный алгоритм/затвор.

Для нелогич- системы 3 кубита до и после Адамара ворот

psi = 1|000> + 1|001> 

матрицы

Адамара 3-Кубит

H =  [[ 0.3536 0.3536 0.3536 0.3536 0.3536 0.3536 0.3536 0.3536] 
     [ 0.3536 -0.3536 0.3536 -0.3536 0.3536 -0.3536 0.3536 -0.3536] 
     [ 0.3536 0.3536 -0.3536 -0.3536 0.3536 0.3536 -0.3536 -0.3536] 
     [ 0.3536 -0.3536 -0.3536 0.3536 0.3536 -0.3536 -0.3536 0.3536] 
     [ 0.3536 0.3536 0.3536 0.3536 -0.3536 -0.3536 -0.3536 -0.3536] 
     [ 0.3536 -0.3536 0.3536 -0.3536 -0.3536 0.3536 -0.3536 0.3536] 
     [ 0.3536 0.3536 -0.3536 -0.3536 -0.3536 -0.3536 0.3536 0.3536] 
     [ 0.3536 -0.3536 -0.3536 0.3536 -0.3536 0.3536 0.3536 -0.3536]] 


output = psi*H = [[ 0.7071] 
        [ 0. ] 
        [ 0.7071] 
        [ 0. ] 
        [ 0.7071] 
        [ 0. ] 
        [ 0.7071] 
        [ 0. ]] 

Это может быть записано в кет обозначения, как:

0.70711|000> + 0.70711|010> + 0.70711|100> + 0.70711|110> 

I первоначально думал о том, чтобы использовать блоховские сферы, но вскоре понял, что блоховские сферы работают только для одного кубит.

Я столкнулся с Quantum Toolbox для Python, QuTiP или специально этой страницы о визуализации (http://qutip.org/docs/2.2.0/guide/guide-visualization.html), но я довольно смущен, как это относится к тому, что я пытаюсь достичь, или о том, что эти визуализации показывают о системе ?

В этом примере мой вопрос был бы лучшим методом визуализации или демонстрации изменений, которые произошли с квантовой системой до и после того, как были применены ворота Адамара?

Я все еще новичок, когда дело доходит до квантовых вычислений/кубитов, поэтому любые советы приветствуются!

Answer 1

Дело в том, что очень сложно визуализировать мультикубитную систему геометрическим способом. Причина в том, что эквивалент картины блоховской сферы в целом очень сложный для многоцикловых систем. Ссылка в вашем вопросе дает возможность визуализировать состояние с использованием распределений вероятностей, полученных из матрицы плотности состояния. Это хороший способ взглянуть на систему с несколькими кубитами, если вы заинтересованы в том, чтобы посмотреть, как изменяется вероятность, как только вы исправите базу для измерения.

В качестве альтернативы вы можете проверить это quantum circuit visualization tool. Он показывает, как амплитуды изменяются на разных основаниях после применения схемы. Он работает хорошо, если в системе несколько кубитов, например, в вашем случае