布洛赫球二叉树：一种可视化多量子比特系统纯态集合的方法
量子物理
2023-02-07 v1
摘要
理解多量子比特量子系统的演化，或阐明量子数据集占据了希尔伯特空间的哪一部分，随着量子比特数量的增加而变得越来越困难。在此背景下，在单张图像上可视化多量子比特纯量子态集合可能会有所帮助。然而，当前此类可视化方法仅允许表示单量子比特集合（不允许表示多量子比特系统）或仅表示单个多量子比特系统（不适用于我们关心态集合的情况），有时还带有额外的限制，例如对称性或纠缠性[1-3]。在这项工作中，我们提出了一种映射，可以在我们称之为布洛赫球二叉树的结构上唯一地表示任意多量子比特纯态的集合。该技术的核心是施密特分解与布洛赫球表示的结合。我们说明了如何将其用于理解量子态的时间演化，例如，提供对系统周期性和甚至纠缠特性的即时洞察。我们还提供了一种递归算法，将计算基态表示转换为布洛赫球二叉树表示。该算法已与一个Python可视化库一起实现，并以开源形式发布。
引用
@article{arxiv.2302.02957,
title = {Bloch Sphere Binary Trees: A method for the visualization of sets of multi-qubit systems pure states},
author = {Alice Barthe and Michele Grossi and Jordi Tura and Vedran Dunjko},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.02957},
year = {2023}
}