Metamath Proof Explorer


Theorem unierri

Description: If we approximate a chain of unitary transformations (quantum computer gates) F , G by other unitary transformations S , T , the error increases at most additively. Equation 4.73 of NielsenChuang p. 195. (Contributed by NM, 10-Mar-2006) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Hypotheses unierr.1 FUniOp
unierr.2 GUniOp
unierr.3 SUniOp
unierr.4 TUniOp
Assertion unierri normopFG-opSTnormopF-opS+normopG-opT

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 unierr.1 FUniOp
2 unierr.2 GUniOp
3 unierr.3 SUniOp
4 unierr.4 TUniOp
5 unopbd FUniOpFBndLinOp
6 1 5 ax-mp FBndLinOp
7 bdopf FBndLinOpF:
8 6 7 ax-mp F:
9 unopbd GUniOpGBndLinOp
10 2 9 ax-mp GBndLinOp
11 bdopf GBndLinOpG:
12 10 11 ax-mp G:
13 8 12 hocofi FG:
14 unopbd SUniOpSBndLinOp
15 3 14 ax-mp SBndLinOp
16 bdopf SBndLinOpS:
17 15 16 ax-mp S:
18 unopbd TUniOpTBndLinOp
19 4 18 ax-mp TBndLinOp
20 bdopf TBndLinOpT:
21 19 20 ax-mp T:
22 17 21 hocofi ST:
23 13 22 hosubcli FG-opST:
24 nmop0h =0FG-opST:normopFG-opST=0
25 23 24 mpan2 =0normopFG-opST=0
26 0le0 00
27 00id 0+0=0
28 26 27 breqtrri 00+0
29 8 17 hosubcli F-opS:
30 nmop0h =0F-opS:normopF-opS=0
31 29 30 mpan2 =0normopF-opS=0
32 12 21 hosubcli G-opT:
33 nmop0h =0G-opT:normopG-opT=0
34 32 33 mpan2 =0normopG-opT=0
35 31 34 oveq12d =0normopF-opS+normopG-opT=0+0
36 28 35 breqtrrid =00normopF-opS+normopG-opT
37 25 36 eqbrtrd =0normopFG-opSTnormopF-opS+normopG-opT
38 17 12 hocofi SG:
39 13 38 22 honpncani FG-opSG+opSG-opST=FG-opST
40 39 fveq2i normopFG-opSG+opSG-opST=normopFG-opST
41 6 10 bdopcoi FGBndLinOp
42 15 10 bdopcoi SGBndLinOp
43 41 42 bdophdi FG-opSGBndLinOp
44 15 19 bdopcoi STBndLinOp
45 42 44 bdophdi SG-opSTBndLinOp
46 43 45 nmoptrii normopFG-opSG+opSG-opSTnormopFG-opSG+normopSG-opST
47 8 17 12 hocsubdiri F-opSG=FG-opSG
48 47 fveq2i normopF-opSG=normopFG-opSG
49 6 15 bdophdi F-opSBndLinOp
50 49 10 nmopcoi normopF-opSGnormopF-opSnormopG
51 48 50 eqbrtrri normopFG-opSGnormopF-opSnormopG
52 bdopln SBndLinOpSLinOp
53 15 52 ax-mp SLinOp
54 53 12 21 hoddii SG-opT=SG-opST
55 54 fveq2i normopSG-opT=normopSG-opST
56 10 19 bdophdi G-opTBndLinOp
57 15 56 nmopcoi normopSG-opTnormopSnormopG-opT
58 55 57 eqbrtrri normopSG-opSTnormopSnormopG-opT
59 nmopre FG-opSGBndLinOpnormopFG-opSG
60 43 59 ax-mp normopFG-opSG
61 nmopre SG-opSTBndLinOpnormopSG-opST
62 45 61 ax-mp normopSG-opST
63 nmopre F-opSBndLinOpnormopF-opS
64 49 63 ax-mp normopF-opS
65 nmopre GBndLinOpnormopG
66 10 65 ax-mp normopG
67 64 66 remulcli normopF-opSnormopG
68 nmopre SBndLinOpnormopS
69 15 68 ax-mp normopS
70 nmopre G-opTBndLinOpnormopG-opT
71 56 70 ax-mp normopG-opT
72 69 71 remulcli normopSnormopG-opT
73 60 62 67 72 le2addi normopFG-opSGnormopF-opSnormopGnormopSG-opSTnormopSnormopG-opTnormopFG-opSG+normopSG-opSTnormopF-opSnormopG+normopSnormopG-opT
74 51 58 73 mp2an normopFG-opSG+normopSG-opSTnormopF-opSnormopG+normopSnormopG-opT
75 43 45 bdophsi FG-opSG+opSG-opSTBndLinOp
76 nmopre FG-opSG+opSG-opSTBndLinOpnormopFG-opSG+opSG-opST
77 75 76 ax-mp normopFG-opSG+opSG-opST
78 60 62 readdcli normopFG-opSG+normopSG-opST
79 67 72 readdcli normopF-opSnormopG+normopSnormopG-opT
80 77 78 79 letri normopFG-opSG+opSG-opSTnormopFG-opSG+normopSG-opSTnormopFG-opSG+normopSG-opSTnormopF-opSnormopG+normopSnormopG-opTnormopFG-opSG+opSG-opSTnormopF-opSnormopG+normopSnormopG-opT
81 46 74 80 mp2an normopFG-opSG+opSG-opSTnormopF-opSnormopG+normopSnormopG-opT
82 40 81 eqbrtrri normopFG-opSTnormopF-opSnormopG+normopSnormopG-opT
83 nmopun 0GUniOpnormopG=1
84 2 83 mpan2 0normopG=1
85 84 oveq2d 0normopF-opSnormopG=normopF-opS1
86 64 recni normopF-opS
87 86 mulridi normopF-opS1=normopF-opS
88 85 87 eqtrdi 0normopF-opSnormopG=normopF-opS
89 nmopun 0SUniOpnormopS=1
90 3 89 mpan2 0normopS=1
91 90 oveq1d 0normopSnormopG-opT=1normopG-opT
92 71 recni normopG-opT
93 92 mullidi 1normopG-opT=normopG-opT
94 91 93 eqtrdi 0normopSnormopG-opT=normopG-opT
95 88 94 oveq12d 0normopF-opSnormopG+normopSnormopG-opT=normopF-opS+normopG-opT
96 82 95 breqtrid 0normopFG-opSTnormopF-opS+normopG-opT
97 37 96 pm2.61ine normopFG-opSTnormopF-opS+normopG-opT