如何在Python中直觀表示多量子位系統？

Question

我想直觀地顯示一個3-qubit系統之間和之後的某個算法/門已經執行之間的比較。

對於前和阿達瑪柵極後

psi = 1|000> + 1|001> 

哈達瑪3-量子比特矩陣examle 3量子位系統

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. ]] 

這可以寫在KET符號爲：

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

我最初想到使用Bloch球體，但很快意識到Bloch球體僅適用於單個球體量子比特系統。

我遇到了Quantum Toolbox for Python，QuTiP或專門關於可視化的這個頁面（http://qutip.org/docs/2.2.0/guide/guide-visualization.html），但我很困惑這是如何適用於我試圖實現的或者那些可視化揭示的系統？

在這個例子中，我的問題是什麼是最好的方法來顯示或展示應用哈達瑪門之前和之後量子系統發生的變化？

對於量子計算/量子位，我仍然是一個初學者，所以有任何建議是值得歡迎的！

Answer 1

事實上，以幾何方式顯示多量子位系統非常困難。原因是對於多量子位系統來說，布洛赫球形圖片的等價物通常非常複雜。在你的問題中的鏈接給出了一種方法來使用我們從狀態的密度矩陣得到的概率分佈來可視化狀態。如果您有興趣查看概率如何改變，那麼在您確定測量基礎時，這是查看多量子比特系統的好方法。

或者，你可以看看這個quantum circuit visualization tool。它顯示了一旦你應用一個電路後，各個基地的振幅如何變化。如果系統在你的情況下有幾個量子位，那麼效果很好