Geschreven door studenten die geslaagd zijn Direct beschikbaar na je betaling Online lezen of als PDF Verkeerd document? Gratis ruilen 4,6 TrustPilot
logo-home
College aantekeningen

Introduction to Quantum Computing (TUM) - Script / Notes

Beoordeling
-
Verkocht
-
Pagina's
28
Geüpload op
17-06-2025
Geschreven in
2022/2023

A nicely written script from the lecture "Introduction to Quantum Computing" offered by Prof. Christian B. Mendl at TUM. It includes the following topics: Basic Concepts (quantum bits, single qubit gates, multiple qubits, multiple qubit gates, quantum measurement, Heisenberg uncertainty principle), Entanglement and its applications (quantum teleportation, EPR and Bell inequality), Quantum search algorithms (quantum oracles, Grover's algorithm, optimality of the search algorithm), The Density operator (ensembles of quantum states, general properties of the density operator, the reduced density operator), Quantum operation (motivation and overview, environments and quantum operations, operator-sum representation, axiomatic approach to quantum operations, examples).

Meer zien Lees minder
Instelling
Vak

Voorbeeld van de inhoud

Quantum
Computing




Introduction ·

,2 Basic Concepts
2 1 .
Quantum bits

Classical bits : 0 ,
1

of 1
Quantum bit
/grbit") :

superposition 0 and



>
-




guantum state 147 is described as 14) =
x 103 +
111)
with < B = K ,
:
1x1 +
111 =
1


>
-




Mathematical description : 143=42 -
142 =

(p)
with 10 =
10) and 11) =
(i)

(x amplitudes)
the &
Qubits and cannot /in generall directly be observed/measured .
Instead : "Standard" measurement will results in 0 with
probability /x13
1 with probability1B1

The measurement also
hanges the qubit ( = warfunction collapse
If O 14) measurement
measuring the grbit will be 10) directly after
=



,



If -
1 -1- 147 113 - 1-
measuring
=




practise
-
:
one can estimate the probabilities IXK and IBK in
experiments by repeating
the many times
same
experiment



= repititions are called "trials' or "Shots . .




what is a
grbit physically ? 10) and 11 are . . .




Circuit notation



Miriation
:
·
two different polarisations of a
photon
of
·


alignment nuclear or electronic spir

·


ground or exited state of an atom

·
clockwise or counterclockwise loop current states in a
Josephson junction




Boch sphere representation
A useful
graphical depiction of
qubit the
a is :




If B to be real-valued
x and
happen ,



then one can find
angle JER , such that x =

cos() and
B sin()
=




1B
11mx
et cos()
ar


----- 1BR general
-

(x) in x
cospla
+ : =




ei8 sin()
+



v)
> X
sin()
cos()
B
=
1 = +


Re

1
j
=




and
with so-called phase angles & U
+
4




e)
ecos(E) e since) e(cos)(0) eisin(E) 13)
+
1
Then : 14) =
10) +
11) =
+
.




↑ be ...
ignored
can

, characterized U and Y
Thus 14)
by two
angles
=>
is
,

Block's
these
specify the
point defined as
sphere

N 4) ,
=


(insein ( on the surface of a
she are




why are 10) and 11) at the
poles ?




2 .
2
single qubit gate
me evolution
Principle of :




the grantim State IN) at current time + transitions to a new
guantum State 14)

Later time t t
at a
point

described IT) !
>
-
transition by a
complex unitary Matrix U :
14) =
U .



=>
a
preserves nor m




read from left to right,
circuit notation 143
Fangate 14 a
:
even
though (U(43) from -1. . .




(07)




I
EXAMPLES of NOT
quantum analogue classical
gate
:
the
·




Leads to Pauli-X
gate
: X = 0 =
(i) with Pauli matrices X Y, Z
,




Check X 10) =
(b)(i) =

(i) =
(1) . . .
e+c .
) and Pauli vector
8 =

(01 , 52 , 53) =
(x y
, , z)
·




Pauli-y-gate
:
Y = =
(ii)
·




Pauli-z-gate
:
z =
0
=

(i)
Cleaves 10) but
flips the of 11)
unchanged ,
sign



Recall the Block sphere representation : 14) =


cos() 103 +
esin()k)

14) =
costl 10
-




esinc) 117 =
cost) 103 + ele
+
)
sin() 11)
-
new Block sphere angles
: V' = & and Y =
Y +
It =
Rotation by 1800 around z-axis)



·
Hadermard gate
: H =E
-2) where <10 +
ple--a
·

phase gate s =
(i) i
T-gate T =
( e) where Th =



1 for j 1,
Pauli
satisfy op 3
The 2,
Matices = =
: ·




·




OjOn
= -




On Oj for all
j
+ K
·


[OjOn] : =



OjOn-OnEj
=
Zion for (j,k e) , cyclic permutations



the
introducing
Matrix
exponential
Ah with At Due

Geschreven voor

Instelling
Studie
Vak

Documentinformatie

Geüpload op
17 juni 2025
Aantal pagina's
28
Geschreven in
2022/2023
Type
College aantekeningen
Docent(en)
Prof. christian b. mendl
Bevat
Alle colleges

Onderwerpen

$10.29
Krijg toegang tot het volledige document:

Verkeerd document? Gratis ruilen Binnen 14 dagen na aankoop en voor het downloaden kun je een ander document kiezen. Je kunt het bedrag gewoon opnieuw besteden.
Geschreven door studenten die geslaagd zijn
Direct beschikbaar na je betaling
Online lezen of als PDF


Ook beschikbaar in voordeelbundel

Maak kennis met de verkoper

Seller avatar
De reputatie van een verkoper is gebaseerd op het aantal documenten dat iemand tegen betaling verkocht heeft en de beoordelingen die voor die items ontvangen zijn. Er zijn drie niveau’s te onderscheiden: brons, zilver en goud. Hoe beter de reputatie, hoe meer de kwaliteit van zijn of haar werk te vertrouwen is.
AdelinaB Technische Universität München
Volgen Je moet ingelogd zijn om studenten of vakken te kunnen volgen
Verkocht
63
Lid sinds
6 jaar
Aantal volgers
29
Documenten
35
Laatst verkocht
1 maand geleden

4.3

9 beoordelingen

5
5
4
2
3
2
2
0
1
0

Populaire documenten

Recent door jou bekeken

Waarom studenten kiezen voor Stuvia

Gemaakt door medestudenten, geverifieerd door reviews

Kwaliteit die je kunt vertrouwen: geschreven door studenten die slaagden en beoordeeld door anderen die dit document gebruikten.

Niet tevreden? Kies een ander document

Geen zorgen! Je kunt voor hetzelfde geld direct een ander document kiezen dat beter past bij wat je zoekt.

Betaal zoals je wilt, start meteen met leren

Geen abonnement, geen verplichtingen. Betaal zoals je gewend bent via iDeal of creditcard en download je PDF-document meteen.

Student with book image

“Gekocht, gedownload en geslaagd. Zo makkelijk kan het dus zijn.”

Alisha Student

Veelgestelde vragen