Unambiguous discrimination using QISKIT

Martin Horáček

Bachelor's thesis

Abstract:

V práci uvádíme přehled metod pro unambiguous diskriminaci čistých kvantových stavů. Popisujeme, jak tyto metody implementovat na současných kvantových počítačích. K implementaci používáme Python3 a knihovnu Qiskit. Implementace obsahuje optimální diskriminaci dvou čistých stavů se stejnou apriorní pravděpodobností a optimální diskriminaci libovolných souborů čistých stavů. Součástí implementace je dekompozice unitárních operátorů do základních bran a realizace positive operator valued measure (POVM) měření. Všechny implementované metody pro unambiguous diskriminaci je možné spustit na současných kvantových počítačích od IBM.

Abstract:

We review methods for unambiguous discrimination of pure quantum states. We describe how these methods can be implemented in current quantum computers. We implement unambiguous state discrimination methods in Python3 using the Qiskit library. We implement optimal discrimination of two pure states with the same prior probabilities and optimal discrimination of arbitrary ensembles of pure states with arbitrary prior probabilities. As part of the implementation, we include the decomposition of unitary operators into basic gates and the realization of positive operator valued measure (POVM) measurements. All provided discrimination methods can be run on current IBM quantum computers.

Keywords

unambiguous state discrimination, USD, POVM realization, SDP, optimal, Qiskit, unitary decomposition

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 26. 5. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 24. 6. 2020
• Supervisor: doc. RNDr. Jan Bouda, Ph.D.
• Reader: Mgr. Michal Sedlák, PhD.

Masaryk University

Faculty of Informatics

Bachelor programme / field:
Informatics / Artificial Intelligence and Natural Language Processing