Portas CNOT permitidas para o computador quântico IBM Q 5

Estou tentando fazer alguns testes no computador IBM Q5 da experiência quantm da IBM para alguns protocolos simples de correção de erros, mas, como posso ver, algumas operações entre os qubits não são permitidas.

Por exemplo, não é possível executar uma operação CNOT com o quarto qubit ou, ao selecionar uma para o qubit alvo da operação, não é permitido usar nenhum dos outros qubits como qubits de controle.

Estive pensando no fato de que talvez seja por causa da implementação física desse computador, mas como não sei muito sobre a construção de computadores quânticos, não sei se essa pode ser a causa. Então, eu estou me perguntando se esse é realmente o problema ou por que essas operações não são permitidas.

Sim, a implementação física é a restrição. Se você olhar a imagem do processador, notará as conexões entre os qubits. Isso dá uma idéia de como você pode executar duas portas de qubit entre qubits específicos.

Aqui está a documentação no backend de Tenerife. Na seção intitulada Dois portões Qubit na parte inferior, você pode ler os detalhes. Também as instruções dos portões também são detalhadas em um arquivo de log lá.

https://github.com/QISKit/qiskit-backend-information/tree/master/backends/tenerife/V1

Os dispositivos IBM de cinco qubit possuem uma arquitetura 'gravata borboleta', o que significa que só é possível interagir com certos pares de qubits. Estes são mostrados na resposta de Andrew O .

A interação que pode ser realizada entre esses pares de qubits é um CNOT com uma direção específica. No entanto, é possível implementar outros indiretamente.

Por exemplo, para executar um CNOT com q0 como controle e q1 como destino, use

h q[0];
h q[1];
cx q[1], q[0];
h q[1];
h q[0];

O acima pode ser adicionado no editor QASM. Ou você pode fazer o mesmo com a GUI: é um CNOT com Hadamads antes e depois em ambos os qubits. Os Hadamards efetivamente invertem a direção do CNOT.