Skip to main content
Erschienen in: Quantum Information Processing 5/2016

01.05.2016

A graph theoretical approach to states and unitary operations

verfasst von: Supriyo Dutta, Bibhas Adhikari, Subhashish Banerjee

Erschienen in: Quantum Information Processing | Ausgabe 5/2016

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Building upon our previous work, on graphical representation of a quantum state by signless Laplacian matrix, we pose the following question. If a local unitary operation is applied to a quantum state, represented by a signless Laplacian matrix, what would be the corresponding graph and how does one implement local unitary transformations graphically? We answer this question by developing the notion of local unitary equivalent graphs. We illustrate our method by a few, well known, local unitary transformations implemented by single-qubit Pauli and Hadamard gates. We also show how graph switching can be used to implement the action of the \(C_\mathrm{NOT}\) gate, resulting in a graphical description of Bell state generation.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
2.
Zurück zum Zitat Einstein, A.: Boris Podolsky and Nathan Rosen, Can quantum-mechanical description of physical reality be considered complete? Phys. Rev. 47(10), 777 (1935)ADSCrossRefMATH Einstein, A.: Boris Podolsky and Nathan Rosen, Can quantum-mechanical description of physical reality be considered complete? Phys. Rev. 47(10), 777 (1935)ADSCrossRefMATH
3.
Zurück zum Zitat Bell, J.S.: On the Einstein-Podolsky-Rosen paradox. Physics 1(3), 195–200 (1964) Bell, J.S.: On the Einstein-Podolsky-Rosen paradox. Physics 1(3), 195–200 (1964)
4.
Zurück zum Zitat Clauser, J.F., Shimony, A.: Bell’s theorem. Experimental tests and implications. Reports on Progress in Physics 41(12), 1881 (1978)ADSCrossRef Clauser, J.F., Shimony, A.: Bell’s theorem. Experimental tests and implications. Reports on Progress in Physics 41(12), 1881 (1978)ADSCrossRef
5.
Zurück zum Zitat Bennett, C.H., Brassard, G.: Quantum cryptography: public key distribution and coin tossing. Int. Conf. Comput. Syst. Signal Process. 1, 175–179 (1984)MATH Bennett, C.H., Brassard, G.: Quantum cryptography: public key distribution and coin tossing. Int. Conf. Comput. Syst. Signal Process. 1, 175–179 (1984)MATH
6.
Zurück zum Zitat Bennett, C.H., et al.: Teleporting an unknown quantum state via dual classical and Einstein–Podolsky–Rosen channels. Phys. Rev. Lett. 70(13), 1895 (1993)ADSMathSciNetCrossRefMATH Bennett, C.H., et al.: Teleporting an unknown quantum state via dual classical and Einstein–Podolsky–Rosen channels. Phys. Rev. Lett. 70(13), 1895 (1993)ADSMathSciNetCrossRefMATH
7.
Zurück zum Zitat Wootters, W.K.: Entanglement of formation of an arbitrary state of two qubits. Phys. Rev. Lett. 80(10), 2245 (1998)ADSCrossRef Wootters, W.K.: Entanglement of formation of an arbitrary state of two qubits. Phys. Rev. Lett. 80(10), 2245 (1998)ADSCrossRef
8.
Zurück zum Zitat Shore, P.: Algorithms for quantum computation: discrete logarithms and factoring. In: Proceedings of the 35th Annual Symposium Foundation of Computer Science. IEEE Computer Society Press, Santa Fe, pp. 124–134 (1994) Shore, P.: Algorithms for quantum computation: discrete logarithms and factoring. In: Proceedings of the 35th Annual Symposium Foundation of Computer Science. IEEE Computer Society Press, Santa Fe, pp. 124–134 (1994)
9.
Zurück zum Zitat Grover, L.K.: Quantum mechanics helps in searching for a needle in a haystack. Phys. Rev. Lett. 79(2), 325 (1997)ADSCrossRef Grover, L.K.: Quantum mechanics helps in searching for a needle in a haystack. Phys. Rev. Lett. 79(2), 325 (1997)ADSCrossRef
10.
Zurück zum Zitat Nielsen, M.A., Chuang, I.L.: Quantum Computation and Quantum Information. Cambridge University Press, New Delhi (2008)MATH Nielsen, M.A., Chuang, I.L.: Quantum Computation and Quantum Information. Cambridge University Press, New Delhi (2008)MATH
11.
Zurück zum Zitat Brune, M., et al.: Observing the progressive decoherence of the meter in a quantum measurement. Phys. Rev. Lett. 77(24), 4887 (1996)ADSCrossRef Brune, M., et al.: Observing the progressive decoherence of the meter in a quantum measurement. Phys. Rev. Lett. 77(24), 4887 (1996)ADSCrossRef
12.
Zurück zum Zitat Turchette, Q.A., et al.: Decoherence and decay of motional quantum states of a trapped atom coupled to engineered reservoirs. Phys. Rev. A 62(5), 053807 (2000)ADSCrossRef Turchette, Q.A., et al.: Decoherence and decay of motional quantum states of a trapped atom coupled to engineered reservoirs. Phys. Rev. A 62(5), 053807 (2000)ADSCrossRef
13.
Zurück zum Zitat Barenco, A., et al.: Elementary gates for quantum computation. Phys. Rev. A 52(5), 3457 (1995)ADSCrossRef Barenco, A., et al.: Elementary gates for quantum computation. Phys. Rev. A 52(5), 3457 (1995)ADSCrossRef
14.
Zurück zum Zitat Braunstein, S.L., Ghosh, S., Severini, S.: The Laplacian of a graph as a density matrix: a basic combinatorial approach to separability of mixed states. Ann. Comb. 10, 291–317 (2006)MathSciNetCrossRefMATH Braunstein, S.L., Ghosh, S., Severini, S.: The Laplacian of a graph as a density matrix: a basic combinatorial approach to separability of mixed states. Ann. Comb. 10, 291–317 (2006)MathSciNetCrossRefMATH
15.
Zurück zum Zitat Wu, C.W.: Conditions for separability in generalized Laplacian matrices and diagonally dominant matrices as density matrices. Phys. Lett. A 351, 18–22 (2006)ADSMathSciNetCrossRefMATH Wu, C.W.: Conditions for separability in generalized Laplacian matrices and diagonally dominant matrices as density matrices. Phys. Lett. A 351, 18–22 (2006)ADSMathSciNetCrossRefMATH
16.
Zurück zum Zitat Cvetkovic, D.: Signless Laplacians and Line Graphs. Bulletin T.CXXXI de lAcademie serbe des sciences et des arts 2005 Classe des Sciences mathematiques et naturelles Sciences mathematiques, No. 30 Cvetkovic, D.: Signless Laplacians and Line Graphs. Bulletin T.CXXXI de lAcademie serbe des sciences et des arts 2005 Classe des Sciences mathematiques et naturelles Sciences mathematiques, No. 30
17.
Zurück zum Zitat de Beaudrap, N., Giovannetti, V., Severini, S., Wilson, R.: Interpreting the von Neumann entropy of graph Laplacians, and coentropic graphs. arXiv:1304.7946 (2013) de Beaudrap, N., Giovannetti, V., Severini, S., Wilson, R.: Interpreting the von Neumann entropy of graph Laplacians, and coentropic graphs. arXiv:​1304.​7946 (2013)
18.
Zurück zum Zitat Seidel, J.J.: Graphs and two-graphs. In: Proceedings of the Fifth Southeastern Conference on Combinatorics, Graph Theory and Computing (Florida Atlantic Univ., Boca Raton, FL, 1974), p. 125, Congressus Numerantium, No. X. Utilitas Math., Winnipeg, Man (1974) Seidel, J.J.: Graphs and two-graphs. In: Proceedings of the Fifth Southeastern Conference on Combinatorics, Graph Theory and Computing (Florida Atlantic Univ., Boca Raton, FL, 1974), p. 125, Congressus Numerantium, No. X. Utilitas Math., Winnipeg, Man (1974)
19.
Zurück zum Zitat Butler, S., Grout, J.: A construction of cospectral graphs for the normalized Laplacian. Electron. J. Comb. 18(1), P231 (2011)MathSciNetMATH Butler, S., Grout, J.: A construction of cospectral graphs for the normalized Laplacian. Electron. J. Comb. 18(1), P231 (2011)MathSciNetMATH
20.
Zurück zum Zitat Butler, S.: A note about cospectral graphs for the adjacency and normalized Laplacian matrices. Linear Multilinear Algebra 58(3), 387–390 (2010)MathSciNetCrossRefMATH Butler, S.: A note about cospectral graphs for the adjacency and normalized Laplacian matrices. Linear Multilinear Algebra 58(3), 387–390 (2010)MathSciNetCrossRefMATH
21.
Zurück zum Zitat Singh, S.K., Pal, S.P.: A combinatorial approach for studying LOCC transformations of multipartite states. J. Math. Phys. 46, 122105 (2005)ADSMathSciNetCrossRefMATH Singh, S.K., Pal, S.P.: A combinatorial approach for studying LOCC transformations of multipartite states. J. Math. Phys. 46, 122105 (2005)ADSMathSciNetCrossRefMATH
Metadaten
Titel
A graph theoretical approach to states and unitary operations
verfasst von
Supriyo Dutta
Bibhas Adhikari
Subhashish Banerjee
Publikationsdatum
01.05.2016
Verlag
Springer US
Erschienen in
Quantum Information Processing / Ausgabe 5/2016
Print ISSN: 1570-0755
Elektronische ISSN: 1573-1332
DOI
https://doi.org/10.1007/s11128-016-1250-y

Weitere Artikel der Ausgabe 5/2016

Quantum Information Processing 5/2016 Zur Ausgabe

Neuer Inhalt