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解题方法
1 . 2023年10月11日,中国科学技术大学潘建伟团队成功构建255个光子的量子计算机原型机“九章三号”,求解高斯玻色取样数学问题比目前全球是快的超级计算机快一亿亿倍.相较传统计算机的经典比特只能处于0态或1态,量子计算机的量子比特(qubit)可同时处于0与1的叠加态,故每个量子比特处于0态或1态是基于概率进行计算的.现假设某台量子计算机以每个粒子的自旋状态作为是子比特,且自旋状态只有上旋与下旋两种状态,其中下旋表示“0”,上旋表示“1”,粒子间的自旋状态相互独立.现将两个初始状态均为叠加态的粒子输入第一道逻辑门后,粒子自旋状态等可能的变为上旋或下旋,再输入第二道逻辑门后,粒子的自旋状态有
的概率发生改变,记通过第二道逻辑门后的两个粒子中上旋粒子的个数为
.
(1)若通过第二道逻辑门后的两个粒子中上旋粒子的个数为2,且
,求两个粒子通过第一道逻辑门后上旋粒子个数为2的概率;
(2)若一条信息有
种可能的情况且各种情况互斥,记这些情况发生的概率分别为
,
,…,
,则称
(其中
)为这条信息的信息熵.试求两个粒子通过第二道逻辑门后上旋粒子个数为
的信息熵
;
(3)将一个下旋粒子输入第二道逻辑门,当粒子输出后变为上旋粒子时则停止输入,否则重复输入第二道逻辑门直至其变为上旋粒子,设停止输入时该粒子通过第二道逻辑门的次数为
(
,2,3,⋯,
,⋯).证明:当
无限增大时,
的数学期望趋近于一个常数.
参考公式:
时,
,
.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/b1010846eeec6c9da29640f5aa3f8738.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/f022950e0faa45b617d497b01b5292b9.png)
(1)若通过第二道逻辑门后的两个粒子中上旋粒子的个数为2,且
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/79a18d2bd429301b5478dcd26c572266.png)
(2)若一条信息有
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(3)将一个下旋粒子输入第二道逻辑门,当粒子输出后变为上旋粒子时则停止输入,否则重复输入第二道逻辑门直至其变为上旋粒子,设停止输入时该粒子通过第二道逻辑门的次数为
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/54a829fdd8ec0f3b7ede883cf2c3e53b.png)
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参考公式:
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1782次组卷
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4卷引用:湖南省新高考十八校联盟2024届高三下学期3月月考数学试题
湖南省新高考十八校联盟2024届高三下学期3月月考数学试题(已下线)第2套 重组模拟卷(模块二 2月开学)(已下线)专题09 计数原理与随机变量及分布列(讲义)湖北省襄阳市第五中学2024届高三第二次适应性测试数学试题
2 . 如图所示,已知
,对任何
,点
按照如下方式生成:
,且
按逆时针排列,记点
的坐标为
,则
为
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1056次组卷
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8卷引用:湖南省湘潭一中2019-2020学年高三上学期11月月考理科数学试题
湖南省湘潭一中2019-2020学年高三上学期11月月考理科数学试题上海市控江中学2018-2019学年高三上学期12月月考数学试题【全国百强校】上海市复旦附中2018-2019学年高二上学期期中考试数学试题(已下线)模块07 数列与数学归纳法-2022年高考数学一轮复习小题多维练(上海专用)(已下线)4.3利用递推公式表示数列(第2课时)(作业)(夯实基础+能力提升)-【教材配套课件+作业】2022-2023学年高二数学精品教学课件上海市七宝中学2023届高三三模数学试题山东省青岛市第五十八中学2024届高三上学期期末数学试题(已下线)专题04数列--高二期末考点大串讲(沪教版2020选修)