3.4. Одно- и двухкубитные системы, ч.2. Практика: играем на эмуляторе в квантовый морской бой

Итак, что я собираюсь сделать, так это

показать вам, как реализовать эту

CHSH-игру

в IBM Quantum Experience.

И мы проведем эксперимент, который,
по моему мнению,

очень интересный, в котором

попытаемся выяснить,

являются ли…

Извините, он здесь…

Являются ли эти квантовые компьютеры,
которые мы используем

в IBM Quantum Experience, действительно
квантовыми или нет.

Или, если вы хотите посмотреть
на это с другой стороны,

является ли природа действительно
квантовой или нет.

Итак, мы собираемся запустить эту игру

и посмотреть, какова вероятность выигрыша,
которую мы получим.

Конечно, это не серьезный эксперимент,
в том смысле, что

мы не можем заключить на его основе, что

природа действительно квантовая,

потому что есть несколько лазеек,

которые мы здесь не рассматриваем.

Конечно, кубиты, которые мы используем,
расположены близко,

поэтому нет разделения между ними.

И можно утверждать, что существует некий

сигнал, пересылаемый от одного к другому.

Также я не собираюсь генерировать
раунды

игры совершенно случайно.

Поэтому также можно утверждать,
что не исключено, что

квантовое устройство каким-то образом
узнает, что я сначала

запускаю только «00», потом «01»

и реагирует соответственно.

Но, конечно, это не так строго.

Но я думаю, что это очень интересно
потому что демонстрирует,

что вы можете заниматься

физикой с одним из этих компьютеров или
как минимум, симулировать один из этих

экспериментов

из своего дома, просто отправляя программы
квантовым устройствам.

И я думаю это

действительно очень очень очень интересно.

Итак, мы собираемся создать

схемы,

которые будут зависеть

от битов «x» и «y», которые
Алиса и Боб получили,

затем здесь я также ввожу параметры,
которые являются углами

вращения, которые они собираются
использовать.

Это то, что не сильно необходимо.

Я мог бы просто прикрепить

вращения к

тем, которые, как мы знаем,

дают наивысшую возможную вероятность
выигрыша,

но это можно использовать, чтобы
немного изменить

эти углы и увидеть, что вы получите
другие результаты и

не получите что-либо лучше, чем эта 85%
вероятность.

Так, что я сделаю в первую очередь,
так это создам пару Белла.

Мы уже знаем, как ее сделать.

И затем, для Алисы, в зависимости от того,
получает она либо 0, либо 1,

я ввожу вращение на угол

«a0» или вращение на угол «a1».

И, можно заметить,

что «a0» по умолчанию 0,

а «a1» по умолчанию «pi» на 2.

Но это можно изменить.

И для Боба я делаю то же самое, но
с углами «b0» и «b1»,

которые по умолчанию заданы

как «pi» на 4 и (-pi) на 4.

И затем мы измеряем.

Итак, что я здесь делаю, так это определяю
другую функцию,

которая будет запускать

эти схемы

несколько раз, чтобы оценить
вероятность победы.

И я также хочу показать вам другой способ
запуска схем в

IBM Quantum Experience, который
иногда бывает интересен.

Если у вас есть несколько различных схем,
которые вы хотите запустить

одну за другой, что можно сделать, конечно,
вы можете запустить одну схему,

затем запустить другую, но также можно
поместить их

все вместе в этот список.

Здесь я создаю схемы для

битов «00», «01», «10» и «11»,

и мы объединяем эти четыре схемы

в один эксперимент.

И затем мы запускаем

все 4 схемы одну за другой

в одном задании, так что нам не нужно ждать

очереди четыре раза, а только один,

и затем запускаем

с максимальным количеством попыток,
то есть 8192.

И…

Я забыл запустить все эти элементы, чтобы
получить результат.

Мы создаем эти

эти схемы и затем, что я собираюсь сделать
сначала — запустить это на симуляторе.

Давайте посмотрим

завершилось ли, чтобы я мог запустить
схему на симуляторе.

И вы видите, что вероятность выигрыша,
которую мы получили,

выше этих 85%,

о которых мы

говорили.

И то, что я собираюсь сделать сейчас,
запустить это

на реальном квантовом устройстве.

Опять же, я собираюсь использовать

метод, который я показывал вам на прошлой
неделе, по выбору наименее занятого

устройства. В данном случае, давайте
посмотрим, что было выбрано.

Далее

мы вычислим вероятность выигрыша.

Конечно, мы не ожидаем, что она будет
идеально 85%,

но она будет, надеюсь, выше чем 75%

и это покажет, что что-то случайное,

что-то квантовое происходит с этими
устройствами и что, на самом деле,

природой

управляет не локальная теория
скрытых параметров,

а какое-то квантовое поле.

Видимо, это займет немного времени.

Давайте я проверю, сколько

задач… перед нами только шесть.

Я не знаю, есть ли какие-либо

вопросы, пока мы ждем.

Давайте я проверю чат.

Нет.

Тогда давайте перейдем к другому

протоколу, другой теме. Пока ждем,
вернемся назад.

Я возвращаюсь к…

О, все готово. Давайте…

посмотрим на результат.

И результат — почти 80-82%.

То есть, это не те 85%, которые мы получили
на симуляторе, но

это куда выше, значительно

выше чем 75%.

Итак,

это хоть какое-то

слабое доказательство, что мы делаем
что-то квантовое.

Есть бреши, которые мы не устранили, но,

конечно, я думаю это очень интересно,

потому что это хороший опыт.

Есть вопросы по этому поводу, какие-то сомнения?

Я надеюсь, что вы также получите

подобные результаты

в своих экспериментах.

Давайте перейдем

к слайдам.