Ar universalioje kvantinių vartų šeimoje yra CNOT vartai ir Hadamardo vartai?
Kvantinio skaičiavimo srityje universalios kvantinių vartų šeimos koncepcija turi didelę reikšmę. Universali vartų šeima reiškia kvantinių vartų rinkinį, kuris gali būti naudojamas bet kokiai vienetinei transformacijai suderinti bet kokiu norimu tikslumo laipsniu.
CNOT vartai ir Hadamard vartai yra du pagrindiniai vartai, kurie dėl savo unikalių savybių ir galimybių dažnai įtraukiami į tokią universalią šeimą.
CNOT vartai, trumpinys „Controled-NOT gate“, yra dviejų kubitų vartai, atliekantys NOT operaciją (bitų apvertimą) tiksliniame kubite tik tada, kai valdymo qubit būsena yra |1⟩. Matricos pavidalu CNOT vartai gali būti pavaizduoti kaip:
[tekstas{CNOT} = pradžia{bmatrix}
1 ir 0 ir 0 ir 0 \
0 ir 1 ir 0 ir 0 \
0 ir 0 ir 0 ir 1 \
0 ir 0, 1 ir 0
pabaiga{bmatrix}
]
Hadamardo vartai yra vieno kubito vartai, kurie sukuria superpoziciją ir atlieka pagrindo pakeitimą. Jis paverčia |0⟩ būseną į (|0⟩ + |1⟩)/√2 ir |1⟩ būseną į (|0⟩ – |1⟩)/√2. Hadamardo vartų matrica yra tokia:
[H = frac{1}{sqrt{2}} pradžia{bmatrix}
1 ir 1 \
1 ir -1
pabaiga{bmatrix}
]
Norint suformuoti universalią vartų šeimą, svarbu turėti vartų rinkinį, kuris gali generuoti bet kokią vieningą kvantinės sistemos transformaciją. CNOT vartai yra būtini norint supainioti kubitus, o tai yra pagrindinis kvantinio skaičiavimo reikalavimas. Kita vertus, Hadamardo vartai yra svarbūs kuriant superpoziciją ir atliekant bazinius pakeitimus, leidžiančius atlikti platesnį kvantinių operacijų spektrą.
Sujungus su kitais vartais, tokiais kaip vieno kubito fazės vartai, CNOT vartai ir Hadamardo vartai sudaro galingą 3 operacijų rinkinį, kuris gali apytiksliai suderinti bet kokią vieningą transformaciją (arba bet kurį kitą kvantinį vartus ar tokių vartų rinkinį). Šis gebėjimas priartinti bet kokią vieningą transformaciją yra tai, kas daro juos universalios vartų šeimos dalimi.
CNOT vartai ir Hadamard vartai yra neatskiriami universalios kvantinių vartų šeimos komponentai, nes jie gali susieti kubitus, sukurti superpoziciją ir įgalinti daugybę kvantinių operacijų. Sujungus šiuos vartus su kitais kvantiniais vartais (pakankamai su vieno kubito fazės vartais), galima aproksimuoti bet kokią vieningą transformaciją, todėl jie yra esminiai kvantinio skaičiavimo blokai.
Kiti naujausi klausimai ir atsakymai apie EITC/QI/QIF kvantinės informacijos pagrindai:
- Ar kvantinių būsenų amplitudės visada yra tikrieji skaičiai?
- Kaip veikia kvantinio neigimo vartai (quantum NOT arba Pauli-X vartai)?
- Kodėl Hadamardo vartai yra savaime grįžtami?
- Jei išmatuosite 1-ąjį varpo būsenos kubitą tam tikru pagrindu, o paskui išmatuosite 2-ąjį kubitą bazėje, pasuktoje tam tikru kampu teta, tikimybė, kad gausite projekciją į atitinkamą vektorių, yra lygi teta sinuso kvadratui?
- Kiek klasikinės informacijos bitų reikėtų norint aprašyti savavališkos kubito superpozicijos būseną?
- Kiek matmenų turi 3 kubitų erdvę?
- Ar kubito matavimas sunaikins jo kvantinę superpoziciją?
- Ar kvantiniai vartai gali turėti daugiau įėjimų nei išėjimų, kaip ir klasikiniai vartai?
- Kas yra dvigubo plyšio eksperimentas?
- Ar poliarizuojančio filtro sukimas prilygsta fotonų poliarizacijos matavimo pagrindo keitimui?
Peržiūrėkite daugiau klausimų ir atsakymų EITC/QI/QIF Quantum Information Fundamentals