Kvanttilaskenta - 1. tehtävät

Samankaltaiset tiedostot
Kvanttilaskenta - 2. tehtävät

Capacity Utilization

The CCR Model and Production Correspondence

The Viking Battle - Part Version: Finnish

16. Allocation Models

x = y x i = y i i = 1, 2; x + y = (x 1 + y 1, x 2 + y 2 ); x y = (x 1 y 1, x 2 + y 2 );

Huom. tämä kulma on yhtä suuri kuin ohjauskulman muutos. lasketaan ajoneuvon keskipisteen ympyräkaaren jänteen pituus

Alternative DEA Models

make and make and make ThinkMath 2017

Efficiency change over time

Aatofunktiot ja epätarkkuus

Bounds on non-surjective cellular automata

PHYS-C0210 Kvanttimekaniikka Exercise 2, extra challenges, week 45

anna minun kertoa let me tell you

Uusi Ajatus Löytyy Luonnosta 4 (käsikirja) (Finnish Edition)

On instrument costs in decentralized macroeconomic decision making (Helsingin Kauppakorkeakoulun julkaisuja ; D-31)

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

On instrument costs in decentralized macroeconomic decision making (Helsingin Kauppakorkeakoulun julkaisuja ; D-31)

Other approaches to restrict multipliers

Choose Finland-Helsinki Valitse Finland-Helsinki

A DEA Game II. Juha Saloheimo S ysteemianalyysin. Laboratorio. Teknillinen korkeakoulu

Travel Getting Around

1. SIT. The handler and dog stop with the dog sitting at heel. When the dog is sitting, the handler cues the dog to heel forward.

Counting quantities 1-3

Returns to Scale II. S ysteemianalyysin. Laboratorio. Esitelmä 8 Timo Salminen. Teknillinen korkeakoulu

Network to Get Work. Tehtäviä opiskelijoille Assignments for students.

On instrument costs in decentralized macroeconomic decision making (Helsingin Kauppakorkeakoulun julkaisuja ; D-31)

FinFamily PostgreSQL installation ( ) FinFamily PostgreSQL

MEETING PEOPLE COMMUNICATIVE QUESTIONS

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

812336A C++ -kielen perusteet,

Operatioanalyysi 2011, Harjoitus 4, viikko 40

Salasanan vaihto uuteen / How to change password

Uusia kokeellisia töitä opiskelijoiden tutkimustaitojen kehittämiseen

Päätösanalyysi. Aiheet. 1. Päätöspuut. 2. Informaation arvo. 3. Herkkyysanalyysi. 1 Mikrotaloustiede (31C00100) Prof. Marko Terviö Aalto-yliopisto

FinFamily Installation and importing data ( ) FinFamily Asennus / Installation

AYYE 9/ HOUSING POLICY

Green Growth Sessio - Millaisilla kansainvälistymismalleilla kasvumarkkinoille?

C++11 seminaari, kevät Johannes Koskinen

Counting quantities 1-3

Exercise 1. (session: )

VAASAN YLIOPISTO Humanististen tieteiden kandidaatin tutkinto / Filosofian maisterin tutkinto

Tarua vai totta: sähkön vähittäismarkkina ei toimi? Satu Viljainen Professori, sähkömarkkinat

Sisällysluettelo Table of contents

1. Liikkuvat määreet

Returns to Scale Chapters

802320A LINEAARIALGEBRA OSA II/PART II

Statistical design. Tuomas Selander

HARJOITUS- PAKETTI A

802320A LINEAARIALGEBRA OSA II/PART II

Operatioanalyysi 2011, Harjoitus 3, viikko 39

National Building Code of Finland, Part D1, Building Water Supply and Sewerage Systems, Regulations and guidelines 2007

Hankkeiden vaikuttavuus: Työkaluja hankesuunnittelun tueksi

MRI-sovellukset. Ryhmän 6 LH:t (8.22 & 9.25)

ECVETin soveltuvuus suomalaisiin tutkinnon perusteisiin. Case:Yrittäjyyskurssi matkailualan opiskelijoille englantilaisen opettajan toteuttamana

FYSA235, Kvanttimekaniikka I, osa B, tentti Tentin yhteispistemäärä on 48 pistettä. Kaavakokoelma ja CG-taulukko paperinipun lopussa.

Results on the new polydrug use questions in the Finnish TDI data

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

SIMULINK S-funktiot. SIMULINK S-funktiot

802320A LINEAARIALGEBRA OSA II LINEAR ALGEBRA PART II

LYTH-CONS CONSISTENCY TRANSMITTER

Matkustaminen Majoittuminen

Capacity utilization

Rekisteröiminen - FAQ

AS Paikannus- ja navigointimenetelmät

Matkustaminen Majoittuminen

I. AES Rijndael. Rijndael - Internal Structure

BLOCKCHAINS AND ODR: SMART CONTRACTS AS AN ALTERNATIVE TO ENFORCEMENT

7.4 Variability management

802320A LINEAARIALGEBRA OSA II LINEAR ALGEBRA PART II

Luento5 8. Atomifysiikka

1.3 Lohkorakenne muodostetaan käyttämällä a) puolipistettä b) aaltosulkeita c) BEGIN ja END lausekkeita d) sisennystä

RINNAKKAINEN OHJELMOINTI A,

A: What s wrong? A aloittaa. Kuuntele ja auta tarvittaessa. Parisi auttaa tarvittaessa. Sinä aloitat. Sano vuorosanasi englanniksi.

21~--~--~r--1~~--~--~~r--1~

S Sähkön jakelu ja markkinat S Electricity Distribution and Markets

Information on Finnish Language Courses Spring Semester 2018 Päivi Paukku & Jenni Laine Centre for Language and Communication Studies

Nuku hyvin, pieni susi -????????????,?????????????????. Kaksikielinen satukirja (suomi - venäjä) ( (Finnish Edition)

Expression of interest

EUROOPAN PARLAMENTTI

Kysymys 5 Compared to the workload, the number of credits awarded was (1 credits equals 27 working hours): (4)

Tilausvahvistus. Anttolan Urheilijat HENNA-RIIKKA HAIKONEN KUMMANNIEMENTIE 5 B RAHULA. Anttolan Urheilijat

Information on preparing Presentation

Miten koulut voivat? Peruskoulujen eriytyminen ja tuki Helsingin metropolialueella

toukokuu 2011: Lukion kokeiden kehittämistyöryhmien suunnittelukokous

Hilbertin avaruudet, 5op Hilbert spaces, 5 cr

Topologies on pseudoinnite paths

A DEA Game I Chapters

1.3Lohkorakenne muodostetaan käyttämällä a) puolipistettä b) aaltosulkeita c) BEGIN ja END lausekkeita d) sisennystä

ETELÄESPLANADI HELSINKI

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

Information on Finnish Language Courses Spring Semester 2017 Jenni Laine

Operatioanalyysi 2011, Harjoitus 2, viikko 38

Kolmiot, L1. Radiaani. Kolmiolauseet. Aiheet. Kulmayksiköt, aste. Radiaani. Suorakulmainen kolmio. Kolmiolauseet

Immigration Studying. Studying - University. Stating that you want to enroll. Stating that you want to apply for a course.

Information on Finnish Courses Autumn Semester 2017 Jenni Laine & Päivi Paukku Centre for Language and Communication Studies

TU-C2030 Operations Management Project. Introduction lecture November 2nd, 2016 Lotta Lundell, Rinna Toikka, Timo Seppälä

Käyttöliittymät II. Käyttöliittymät I Kertaus peruskurssilta. Keskeisin kälikurssilla opittu asia?

Guidebook for Multicultural TUT Users

Transkriptio:

Kvanttilaskenta -. tehtävät Johannes Verwijnen January 9, 0 edx-tehtävät Vastauksissa on käytetty edx-kurssin materiaalia.. Problem False, sillä 0 0. Problem False, sillä 0 0 0 0. Problem A quantum state is a unit vector in a complex vector space. True. Problem Measurements can only be performed in the computational standard basis. False

. Problem The probability amplitude of x is equal to the probability that the outcome of a measurement is x. False. Sen itseisarvon neliö sen sijaan on..6 Problem 6 The inner product of + and is. False. Koska + ja ovat ortogonaalisia, on niiden sisätulon oltava 0. + 0.7 Problem 7 In C, how many real unit vectors are there whose projection onto has length?. Tämä voidaan päätellä symmetrialla ilman itse vektoreiden laskemista. Vektorit ovat 0 +, 0, 0 + ja 0..8 Problem 8 In C, how many complex unit vectors are there whose projection onto has length? Infinite. Näitä vektoreita on rajaton määrä, esim 0 + eθi kaikille thetan arvoille, jotka ovat jaollisia piillä..9 Problem 9 bonus In the double-slit experiment, consider the point at the middle of the final detector screen which is equidistant from the two slits. Suppose the intensity at that point is when either slit is open. Now for each of the three cases a bullet b wave c quantum mechanics photons or electrons calculate the intensity at the same point when both slits are open. Kun havaittava kohde on luoti, kasvaa intensiteetti summaamalla, eli kohdan

a vastaus on +. Aaltojen tai kvanttipartikkeleiden kohdalla intensiteetti on pisteen amplitudin neliö, ja nämä amplitudit summataan. Annetussa keskipisteessä meillä on täysin konstruktiivinen interferenssi, joten intensiteetti ja kohtien b ja c vastaus on +. Kurssiassistentti ottaa mielellään vastaan ehdotuksia ylläolevan suomentamiseksi..0 Problem 0 Suppose we have a qubit in the state ψ 0 +. If we measure this qubit in u 0 +, u 0 + basis, what is the probability that the outcome is u?. Todennäköisyys u:lle on cos θ, jossa θ on ψ :n ja u :n välinen kulma. Tehtävässä amplitudit oli annettu niin, että θ 0. Figure : Tehtävä 0 kannat graafisesti esitettynä. Problem Let φ a 0 + b where a and b are nonnegative real numbers. We know that if we measure φ in the standard basis, the probability of getting a 0 is. What is φ? 9 0 +.

a 9 ja a:n on oltava positiivinen reaaliluku, niinpä a. Normalisoinnilla b 6 eli b.. Problem We have a qubit in the state φ 0 +, which we want to measure in the {cos θ 0 + sin θ, sin θ 0 cos θ } basis. In order for the two possible outcomes to be equiprobable, what should be the value of θ in degrees? Answer between 0 and 90. Jotta tulokset olisivat yhtä todennäköisiä, on mittauskannan oltava asteen kulmassa φ :n kanssa. Koska φ on 0 asteen kulmassa 0 :n kanssa, saadaa tämä aikaan kun θ 0 + 7. Figure : Tehtävä kannat graafisesti esitettynä. Problem a A vertically polarized photon goes through two polarizing filters, the first of which is vertically aligned and the second at degrees. What is the probability that the photon is transmitted through both filters?

. Fotoni pääsee ensimmäisen suodattimen läpi todennäköisyydellä, jonka jälkeen se on edelleen pystypolarisoitu. Toisen suodattimen läpi se pääsee todennäköisyydellä cos. b Now, you are allowed to place a polarizing filter between the two filters in the previous question. If you wish to maximize the probability that the photon is transmitted through all three filters, what angle would you orient the additional filter? Here, assume that a 0 filter corresponds to a horizontal filter and 90 a vertical filter. Provide your answer in degrees as a real number between 0 and 90. 67.. Todennäköisyys, että fotoni pääsee kaikkien kolmen suodattimen läpi on suodatinkohtaisten todennäköisyyksien tulo. Kulmalla θ tämä tulo on cos 90 θ cos θ, joka saa maksimiarvonsa kun θ 67.. c In that case, what is the probability that the photon is transmitted through all three? Round your answer to the nearest thousandth. ex: 0.8 cos 90 67. cos 67. 0.78.... Problem A qubit is either in the state u cos π x 0 + sin π x or v cos π + x 0 + sin π + x and we want to determine which state it is in by measuring it. One of the following two measurements is optimal in terms of the probability of success. Measurement I: Measure in the basis u cos π x 0 + sin π x, u sin π x 0 + cos π x. If the outcome is u, guess that the qubit was in the state u, and if the outcome was u, guess that it was in state v. Measurement II: Measure in the standard basis and interpret 0 as u and as v. The probability of success is defined as p u + p v, where p u P r[we guess u given that the qubit was in the state u ] and p v P r[we guess v given that the qubit was in the state v ]. a What is the probability of success of Measurement I as a function of x? +sin x. p u ja p v sin u :n ja v :n välinen kulma sin x. Niinpä p u + p v +sin x.

b cos π x. Tässä tapauksessa sekä u :n ja 0 :n että v :n ja :n välinen kulma on π x. Täten p u p v cos π x ja p u + p v sin x cos π x c Now note that the following becomes good approximations as θ 0: sin θ θ sin π θ θ Use these approximations to estimate the probability of success of the two measurements as x 0 as a function of x. Measurement I: +x sillä +sin x +x Measurement II: +x sillä cos π x sin π d x + x +x Based on your answer to part c, which measurement better distinguishes between u and v? Measurement II. Jos x on lähellä 0:aa +x < +x QCE tehtävät. A quantum system is in the state i 0 + If a measurement is made, what is the probability the system is in state 0 or in state Todennäköisyys on kannan amplitudin itseisarvon neliö eli 0 :lle i i i + i i i + i + 6

ja :lle. Two quantum states are given by -i a, b -+i A Find a + b B -i a + b + -+i -i +i Calculate a b -i a b -i 6 --i 8-i C Normalize a, b -+i -+i a a a T i a a i -i i i + 0 Niinpä a 0 ja ã 0 a Sama b :lle b --i b b --i -+i + i + i 7

joten b ja b b. Another basis for C is + 0 + 0, Invert this relation to express { 0, } in terms of { +, } 0 + + +,. A quantum system is in the state A Is the state normalized? ψ i 0 + Vektori ψ on normalisoitu kun ψ ψ joten tila on normalisoitu. ψ ψ -i 9 + 6 i B Express the state in the +, basis. Tehtävän. mukaan ψ i + + + + + i + i + + + i + + + i 8

. Use the Gram-Schmidt process to find an orthonormal basis for a subspace of the four-dimensional space R spanned by u, u, u - - - Ensimmäinen kantavektori on w u, normalisoidaan se: w w w w u u Toinen vektori on w u w u w w w w u w - - w w - - w 0 - - - - 0 9

Tarkistetaan ortogoniaalius w w 0 - - 0 Ja kolmas vektori on w u w u w w w w u w w w w u w u - - w - - - 8 - - - - - - 8 7 7 0 w w 6-7 - 0 0 w 90 6-7 - Tarkistetaan ortogonaalisuus: w w 90 - - 6-7 - w w 0 - - 90 0 6-7 - 9 0 0 6-7 - 6-7 - 0 0

.6 Photon horizontal and vertical polarizations are written as h and v, respectively. Suppose Find φ h + v φ h v φ h φ φ, φ φ, φ φ φ φ + φ φ + 0 φ φ + 0