Quantum
- Martin Döhring
- 27. Feb. 2024
- 1 Min. Lesezeit
Um Ihre Quantenschaltung auf
einem echten Quantencomputer auszuführen, müssen Sie auf einen Cloud-basierten Quantencomputer zugreifen. Es gibt mehrere Anbieter, die solche Dienste anbieten, darunter IBM Q, Rigetti und D-Wave. Hier ist ein Beispiel, wie Sie dies mit IBM Q und Qiskit tun können:
Installieren Sie zuerst Qiskit mit pip:
pip install qiskit
Registrieren Sie sich auf der IBM Q Website und erhalten Sie Ihren API-Token.
Speichern Sie Ihren API-Token in Qiskit:
from qiskit import IBMQ
IBMQ.save_account('IHR_API_TOKEN')
Laden Sie Ihren Account und greifen Sie auf den Quantencomputer zu:
IBMQ.load_account()
provider = IBMQ.get_provider('ibm-q')
qcomp = provider.get_backend('ibmq_16_melbourne')
Erstellen Sie Ihre Quantenschaltung und führen Sie sie auf dem Quantencomputer aus:
from qiskit import QuantumCircuit, transpile, assemble
from qiskit.tools.monitor import job_monitor
# Erstellen Sie Ihre Quantenschaltung
qc = QuantumCircuit(2, 2)
qc.h(0)
qc.cx(0, 1)
qc.measure([0,1], [0,1])
# Transpilieren Sie die Schaltung für den spezifischen Quantencomputer
qc_transpiled = transpile(qc, backend=qcomp)
# Erstellen Sie ein Job-Objekt und senden Sie es an den Quantencomputer
job = qcomp.run(assemble(qc_transpiled))
# Überwachen Sie den Job-Status
job_monitor(job)
# Holen Sie sich die Ergebnisse
result = job.result()
print(result.get_counts())
Bitte beachten Sie, dass die Ausführung auf einem echten Quantencomputer länger dauern kann als auf einem simulierten Gerät, da die Jobs in einer Warteschlange ausgeführt werden. Außerdem können durch die Quantenrauschen und andere Faktoren Fehler auftreten. Es ist daher wichtig, Ihre Ergebnisse sorgfältig zu interpretieren und zu validieren.
Hier ist ein vollständiges Qiskit-Skript zur Simulation des Quanten-Bounce-Effekts auf einem Quantencomputer-Simulator. Das Modell verwendet ein inverses Quadrat-Potential (V(x) \propto 1/x^2) zur Simulation des Bounce-Verhaltens:
```python
from qiskit import QuantumCircuit, Aer, execute
from qiskit.circuit.library import QFT
from qiskit.quantum_info import Statevector
from qiskit.visualization import plot_histogram
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
# Parameter für die Simulation
n_qubits = 3 # Anzahl der Qubits (2^3 = 8 Gitterpunkte)
N = 2**n_qubits # Anzahl der Gitterpunkte
dt = 0.05 # Zeitschrittgröße
num_steps = 30 # Anzahl der Zeitschritte
A = 15.0 # Stärke des Potentials
V_max = 1000.0 # Potential an den Rändern (unendliche Wand)
# Positionen definieren (x_j = j * dx)
positions = np.arange(N)
# Potential V(x) = A/x^2…
Ein Skript für einen Quantencomputer zur Berechnung des Quantum Bounce bei der Stauchung von Quanten kann mit der Programmiersprache Qiskit von IBM erstellt werden. Hier ist ein einfaches Beispiel, das die Grundlagen zeigt:
```python
from qiskit import QuantumCircuit, Aer, transpile, assemble, execute
from qiskit.visualization import plot_histogram
# Erstellen eines Quantenkreises mit 2 Qubits
qc = QuantumCircuit(2)
# Hinzufügen von Gates zur Manipulation der Qubits
qc.h(0) # Hadamard-Gate auf Qubit 0
qc.cx(0, 1) # CNOT-Gate zwischen Qubit 0 und Qubit 1
# Messen der Qubits
qc.measure_all()
# Ausführen des Quantenkreises auf einem Simulator
simulator = Aer.get_backend('qasm_simulator')
compiled_circuit = transpile(qc, simulator)
qobj = assemble(compiled_circuit)
result = execute(qc, backend=simulator).result()
# Ergebnisse anzeigen
counts = result.get_counts(qc)
print(counts)
plot_histogram(counts)
```
Dieses Skript erstellt einen einfachen…
3D Visualisierung einer Quanten Wellenfunktion
Ein klassisches Beispiel für eine Wellenfunktion in der Quantenmechanik ist die Wellenfunktion eines Teilchens in einem eindimensionalen unendlich tiefen Potentialtopf, auch bekannt als der “Quantenkasten”. Die Wellenfunktionen in diesem Fall sind stehende Wellen und können durch Sinus- und Kosinusfunktionen ausgedrückt werden.
Die Wellenfunktionen ( \Psi_n(x) ) für ein Teilchen in einem solchen Potentialtopf mit der Breite ( L ) sind:
\Psi_n(x) = \sqrt{\frac{2}{L}} \sin\left(\frac{n\pi x}{L}\right)Ψn(x)=L2sin(Lnπx)
wobei ( n ) eine positive ganze Zahl ist, die den Quantenzustand des Teilchens angibt. Diese Funktionen sind Lösungen der Schrödinger-Gleichung für ein Teilchen in einem Kastenpotential und erfüllen die Randbedingungen, dass die Wellenfunktion an den Wänden des Kastens (bei ( x = 0 ) und ( x = L )) null ist.
Die zugehörigen…