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@ -0,0 +1,3 @@
Condizione in cui un [[sistema quantistico]] si può trovare quando due o più [[qbit]] hanno [[qbit|stati]] interdipendenti l'uno dall'altro.
È un concetto unicamente quantistico.

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@ -1,3 +1,11 @@
---
aliases:
- ket 0
- ket 1
- ket +
- ket -
---
Notazione per rappresentare rapidamente [[vettore colonna|vettori colonna]] associati a uno [[stato base di un qubit]]:
$$
\begin{bmatrix}
@ -116,3 +124,11 @@ $$
\ket{11111111} = \ket{255}_8
}
$$
Esistono due somme di ket notevoli che hanno un ket dedicato a loro volta:
$$
\Huge \ket{{\color{orangered} +}} = \frac{1}{\sqrt{2}} \left( \ket{0}\ {\color{orangered} +}\ \ket{1} \right)
$$
$$
\Huge \ket{{\color{DodgerBlue} -}} = \frac{1}{\sqrt{2}} \left( \ket{0}\ {\color{DodgerBlue} -}\ \ket{1} \right)
$$

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@ -0,0 +1,14 @@
---
aliases:
- gate measure
- gate misura
- misurare
---
[[Operazione]] [[algoritmo non-deterministico|non-deterministica]] che fa collassare gli stati di un [[qbit]] a un singolo valore [[bit]] classico.
$$
\Huge \mathrm{measure} \ \ket{\psi}
$$
Se è effettuata su un singolo [[qbit]], i risultati sono determinati dalla [[regola di Born|Born rule]].

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@ -1,3 +0,0 @@
[[Operazione]] [[algoritmo non-deterministico|non-deterministica]] che fa collassare gli stati di un [[qubit]] a un singolo valore [[bit]] classico.
La probabilità che essa risulti in uno stato o in un altro è determinata dalle intensità che il qbit ha in essi:

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@ -59,7 +59,7 @@ $$
\end{bmatrix}
$$
Rappresenta la combinazione di due o più [[qubit]].
Rappresenta la combinazione di due o più [[qbit]].
$$
\ket{0} \otimes \ket{1}
=

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@ -0,0 +1,39 @@
---
aliases:
- quantum bit
- qubit
- stato di un qbit
- fase di un qbit
---
[[Valore]] di un sistema quantistico che può trovarsi contemporaneamente in due [[stato di un qbit|stati]] con intensità complementari tra loro.
È rappresentato attraverso un [[vettore colonna]] [[numero complesso|complesso]] con due elementi:
- il primo è detto "stato $0$" o "stato $\uparrow$" o "stato passivo"
- il secondo è detto "stato $1$" o "stato $\downarrow$" o "stato attivo"
$$
\Huge
costante
\begin{bmatrix}
stato\ 0\\
stato\ 1
\end{bmatrix}
=
k
\begin{bmatrix}
\alpha \\
\beta
\end{bmatrix}
=
k
\begin{bmatrix}
\alpha_0 \\
\alpha_1
\end{bmatrix}
=
\ket{\psi}
$$
Il [[potenza|quadrato]] della [[parte reale]] di ciascuno stato ne rappresenta l'intensità, ovvero la probabilità che il qubit, se [[misura|misurato]], risulti in quello stato.
Il [[segno]] e dalla [[parte immaginaria]] di ciascuno stato ne rappresentano invece la fase, una variabile interna dello stato non direttamente misurabile che però influenza alcune operazioni.

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@ -1,20 +0,0 @@
---
aliases:
- quantum bit
- qbit
---
[[Valore]] di un sistema quantistico che può trovarsi contemporaneamente in due [[stato di un qbit|stati]] con intensità complementari tra loro.
Le intensità sono rappresentate attraverso gli elementi di un [[vettore colonna]]:
- il primo è detto "stato $0$" o "stato $\uparrow$"
- il secondo è detto "stato $1$" o "stato $\downarrow$"
$$
\begin{bmatrix}
intensita'\ stato\ 0\\
intensita'\ stato\ 1
\end{bmatrix}
$$
Può essere [[misurare un qubit|misurato]] per essere collassato a un [[bit]] classico.

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@ -0,0 +1,33 @@
---
aliases:
- Born rule
---
Formula per determinare la probabilità che una [[misura|misura]] su un [[qbit]] fornisca un certo risultato.
La probabilità che essa risulti in uno stato o in un altro è determinata dalle intensità che il qubit ha in essi:
$$
\mathrm{measure}\ \ket{0} → 0
$$
$$
\mathrm{measure}\ \ket{1} → 1
$$
$$
\mathrm{measure}\ \ket{+} →
\begin{cases}
0 & il\ 50\%\ delle\ volte\\
1 & il\ 50\%\ delle\ volte
\end{cases}
$$
$$
\mathrm{measure}\ \ket{-} →
\begin{cases}
0 & il\ 50\%\ delle\ volte\\
1 & il\ 50\%\ delle\ volte
\end{cases}
$$
$$
\mathrm{measure}\ \ket{\psi} → \begin{cases}
0 & \alpha^2\ delle\ volte\\
1 & \beta^2\ delle\ volte\\
\end{cases}
$$

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@ -1,4 +1,4 @@
Quando un [[qubit]] si trova in uno [[stato di un qbit|stato]] con massima intensità, si dice che esso si trova in uno stato base:
Quando un [[qbit]] si trova in uno [[stato di un qbit|stato]] con massima intensità, si dice che esso si trova in uno stato base:
$$
\Huge

View file

@ -1,15 +1,17 @@
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]
}

View file

@ -0,0 +1,41 @@
[[gate quantistico]] che introduce il tipo più semplice di superposizione nello stato:
$$
\Huge
\mathbf{H} = \begin{bmatrix}
1 & 1 \\
1 & -1
\end{bmatrix}
$$
## Effetto
Mette in superposizione le basi del [[qbit]] a cui è applicato, con un [[segno concorde]] se lo [[qbit|stato 0]] è più intenso dello [[qbit|stato 1]], e un [[segno discorde]] in caso contrario:
$$
\mathbf{H} \ket{0} = \ket{0} + \ket{1} = \ket{+}
$$
$$
\mathbf{H} \ket{1} = \ket{0} - \ket{1} = \ket{-}
$$
$$
\mathbf{H}
\begin{bmatrix}
\alpha \\
\beta
\end{bmatrix}
=
\begin{bmatrix}
\alpha + \beta \\
\alpha - \beta
\end{bmatrix}
$$
## Visualizzazioni
### In un [[circuito quantistico]]
Un quadrato con una H sopra.
### Nella [[sfera di Bloch]]
Corrisponde a una [[rotazione]] su un asse diagonale dal centro della sfera alla metà dell'arco tra $\ket{0}$ e $\ket{+}$.

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@ -0,0 +1,48 @@
---
aliases:
- gate identità
- quantum wire
- cavo quantistico
- noop gate
---
[[gate quantistico]] neutro:
$$
\Huge
\mathbf{I} = \begin{bmatrix}
1 & 0 \\
0 & 1
\end{bmatrix}
$$
## Effetto
Non ha alcun effetto:
$$
\mathbf{I} \ket{0} = \ket{0}
$$
$$
\mathbf{I} \ket{1} = \ket{1}
$$
$$
\mathbf{I}
\begin{bmatrix}
\alpha \\
\beta
\end{bmatrix}
=
\begin{bmatrix}
\alpha \\
\beta
\end{bmatrix}
$$
## Visualizzazioni
### In un [[circuito quantistico]]
Nulla.
### Nella [[sfera di Bloch]]
Corrisponde a una rotazione nulla.

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@ -0,0 +1,47 @@
---
aliases:
- quantum NOT
- X gate
- quantum X gate
---
[[gate quantistico]] appartenente alla famiglia dei [[Pauli gate|Pauli gates]]:
$$
\Huge
\mathbf{X} = \begin{bmatrix}
0 & 1 \\
1 & 0
\end{bmatrix}
$$
## Effetto
Inverte gli stati del [[qbit]] a cui è applicato:
$$
\mathbf{X} \ket{0} = \ket{1}
$$
$$
\mathbf{X} \ket{1} = \ket{0}
$$
$$
\mathbf{X}
\begin{bmatrix}
\alpha \\
\beta
\end{bmatrix}
=
\begin{bmatrix}
\beta \\
\alpha
\end{bmatrix}
$$
## Visualizzazioni
### In un [[circuito quantistico]]
Un quadrato con una X sopra, oppure occasionalmente un cerchio con una X sopra.
### Nella [[sfera di Bloch]]
Corrisponde a una [[rotazione]] sull'[[asse X]], quello da sinistra a destra.

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@ -0,0 +1,23 @@
[[gate quantistico]] appartenente alla famiglia dei [[Pauli gate|Pauli gates]]:
$$
\Huge
\mathbf{Y} = \begin{bmatrix}
0 & -i \\
i & 0
\end{bmatrix}
$$
## Effetto
==Ha un effetto descrivibile?==
## Visualizzazioni
### In un [[circuito quantistico]]
Un quadrato con una Y sopra.
### Nella [[sfera di Bloch]]
Corrisponde a una [[rotazione]] sull'[[asse Y]], quello da dentro a fuori.

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@ -0,0 +1,41 @@
[[gate quantistico]] appartenente alla famiglia dei [[Pauli gate|Pauli gates]]:
$$
\Huge
\mathbf{Z} = \begin{bmatrix}
1 & 0 \\
0 & -1
\end{bmatrix}
$$
## Effetto
Inverte la fase dello [[stato attivo]] del [[qbit]] a cui è applicato:
$$
\mathbf{Z} \ket{0} = \ket{0}
$$
$$
\mathbf{Z} \ket{1} = - \ket{1}
$$
$$
\mathbf{Z}
\begin{bmatrix}
\alpha \\
\beta
\end{bmatrix}
=
\begin{bmatrix}
\alpha \\
-\beta
\end{bmatrix}
$$
## Visualizzazioni
### In un [[circuito quantistico]]
Un quadrato con una Z sopra.
### Nella [[sfera di Bloch]]
Corrisponde a una [[rotazione]] sull'[[asse Z]], quello dal basso all'alto.

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@ -0,0 +1,6 @@
Famiglia di [[gate quantistico|gate quantistici]] che nella [[sfera di Bloch]] effettuano [[rotazione|rotazioni]] in uno dei tre assi.
Sono:
- $\mathbf{X}$: [[Pauli X gate]]
- $\mathbf{Y}$: [[Pauli Y gate]]
- $\mathbf{Z}$: [[Pauli Z gate]]

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@ -0,0 +1,16 @@
---
aliases:
- quantum gate
---
[[Trasformazione unitaria]] che può essere applicata a un [[qbit]] per modificarne lo [[stato di un'entità|stato]].
## Visualizzazioni
### [[Circuito quantistico]]
Un gate quantistico è rappresentato in un circuito quantistico come un quadrato con scritto dentro il nome del gate, da cui entra l'input a sinistra ed esce l'output a destra.
### Nella [[sfera di Bloch]]
Un qubit a cui viene applicato un gate ruota il proprio vettore nella [[sfera di Bloch]] attorno a un determinato asse dipendente dal gate.

View file

@ -0,0 +1,19 @@
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]
}

View file

@ -0,0 +1,15 @@
Per effettuare una [[computazione quantistica]] si procede per passi:
1. Si crea una [[superposizione uguale]] sui [[qbit]] in [[9 - Algoritmi distribuiti/1 - Problemi algoritmici/parametro|input]].
2. Si introducono [[qbit]] di [[risultato|output]] inizializzati a un valore costante.
3. Si applica un [[gate complesso]] che effettua la computazione classica con i [[qbit]] in [[9 - Algoritmi distribuiti/1 - Problemi algoritmici/parametro|input]].
4. Si [[misura|misurano]] i [[qbit]] in [[risultato|output]].
In notazione matematica, questa procedura è rappresentata come:
$$
\Huge
\mathbf{U}_f \ \left( \ket{x}_{input} \otimes \ket{y}_{output} \right)
=
\ket{x}_{input} \otimes \ket{y \oplus f(x)}_{output}
$$

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@ -0,0 +1,17 @@
---
aliases:
- equal superposition
---
Particolare [[entanglement]] usato per computare in parallelo tanti possibili [[9 - Algoritmi distribuiti/1 - Problemi algoritmici/parametro|input]] a un problema.
$$
\Huge \ket{E}
=
\sum_{pos} \mathbf{H}_{pos} \ket{0_{pos}}
=
\frac
{\sum_{\psi} \ket{\psi}}
{\sqrt[\max pos]{2}}
$$

View file

@ -0,0 +1,9 @@
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]
}

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@ -0,0 +1 @@
[[Teorema]] che estende il [[no-cloning theorem]] alle approssimazioni.

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@ -0,0 +1,75 @@
[[Teorema]] che dimostra come sia impossibile copiare lo [[qbit|stato di un qbit]] a un altro [[qbit]] attraverso [[gate quantistico|gate quantistici]].
## Dimostrazione (per assurdo)
$$
\def \varA {{\color{coral} \ket{\psi}}}
\def \varB {{\color{skyblue} \ket{\phi}}}
\def \varC {{\color{yellowgreen} \left(
a \cdot \ket{\psi} + b \cdot \ket{\phi}
\right) }}
$$
Se fosse possibile, allora sarebbe possibile:
$$
\mathbf{U}_f \left( \varA \otimes \ket{0} \right) = \varA \otimes \varA
$$
E anche:
$$
\mathbf{U}_f \left( \varB \otimes \ket{0} \right) = \varB \otimes \varB
$$
Creando una [[superposizione]] generica, e usando la [[linearità]] per risolverla:
$$
\displaylines{
\mathbf{U}_f \left(
\left(
a \cdot \varA + b \cdot \varB
\right)
\otimes \ket{0}
\right)
=\\
a \cdot \mathbf{U}_f
\left(
\varA \otimes \ket{0}
\right)
+
b \cdot \mathbf{U}_f
\left(
\varB \otimes \ket{0}
\right)
=\\
a \cdot \left(
\varA \otimes \varA
\right)
+
b \cdot \left(
\varB \otimes \varB
\right)
}
$$
Ma al tempo stesso, risolvendola direttamente:
$$
\displaylines{
\mathbf{U}_f \left(
\varC \otimes \ket{0}
\right)
=\\
\varC
\otimes
\varC
=\\
a^2 \cdot ( \varA \otimes \varA )
+
b^2 \cdot ( \varB \otimes \varB )
+
ab \cdot ( \varA \otimes \varB )
+
ab \cdot ( \varB \otimes \varA )
}
$$
I risultati sono diversi, il che è impossibile!

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@ -4,7 +4,7 @@
# Appunti magistrali
Collezione di appunti presi durante i corsi di Laurea e Laurea Magistrale in Informatica a Unimore
Collezione di appunti presi durante i corsi di Laurea Triennale e Laurea Magistrale in Informatica a Unimore
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