Si tengo la puerta que actúa en un qubit y la puerta que actúa en un qutrit, donde es una matriz de Gell-Mann , el sistema está sujeto al Hamiltoniano:
En caso de que alguien dude de esta matriz, se puede generar con el siguiente script (MATLAB / octava):
lambda6=[0 0 0; 0 0 1; 0 1 0];
X= [0 1; 1 0 ];
kron(lambda6,X)
Sin embargo, considere la alternativa hamiltoniana:
.
¡Esto es exactamente el mismo hamiltoniano!
El siguiente script lo demuestra:
lambda1=[0 1 0;1 0 0;0 0 0];
lambda8=[1 0 0;0 1 0;0 0 -2]/sqrt(3);
Z= [1 0; 0 -1 ];
round(-0.5*kron(Z,lambda1)+0.5*kron(eye(2),lambda1)-(1/sqrt(3))*kron(X,lambda8)+(1/3)*kron(X,eye(3)))
La "ronda" en la última línea de código se puede eliminar, pero el formato será más feo porque algunos de los 0 terminan siendo alrededor de .
1) Pensé que la descomposición de Pauli para dos qubits es única, ¿por qué la descomposición de Pauli-GellMann de un qubit-qutrit no es única?
2) ¿Cómo obtendría la descomposición de la matriz 6x6 anterior?
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Esto se ve esencialmente similar a la propiedad de no conmutatividad del producto Kronecker: :X⊗λ6≠λ6⊗X
Como era de esperar, no se puede descomponer enXλ6.−12Zλ1+12I2λ1−13√Xλ8+13XI3=λ6X Xλ6
Sin embargo, como ambas matrices son cuadradas, son 'permutación similar', de modo que para alguna matriz de permutación PX⊗λ6=PT(λ6⊗X)P P
En otras palabras, para responder a la parte 1, para una permutación / ordenamiento dada, la descomposición es única, pero cuando se cambia el ordenamiento, la matriz / hamiltoniana sufre una rotación , que también cambia la descomposición.(PT=P−1)
Queda claro qué se puede usar para descomponer una matriz de esta forma dividiéndola en submatrices: escribiendo donde cada submatriz A , B , C y D es un 3 × 3 matriz, queda claro que A = D = 0 y B = C = λ 6 , que verifica X λ 6 = ( 0 λ 6 λ
Realizar la rotación / permutar y aplicar la misma idea da que da que A = 0 ,
Changing the order of the decomposition:
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