„Controlled-NOT“ (CNOT) vartai yra pagrindiniai dviejų kubitų kvantiniai vartai, kurie atlieka lemiamą vaidmenį apdorojant kvantinę informaciją. Tai būtina norint supainioti kubitus, tačiau tai ne visada sukelia kubitų įsipainiojimą. Norėdami tai suprasti, turime įsigilinti į kvantinio skaičiavimo principus ir kubitų elgseną atliekant skirtingas operacijas.
Kvantiniame skaičiavime kubitai gali egzistuoti superpozicijos būsenose, vienu metu reikšdami 0 ir 1. Taikant vieno kubito vartus, tokius kaip Pauli-X vartai arba Hadamard vartai, superpozicijos būsenos kubitui, jis gali pakeisti būsenų tikimybių amplitudes, nesupainiodamas kubito su kitu. Tai reiškia, kad vieno kubito vartai gali manipuliuoti kubito būsena nesukeldami susipainiojimo su kitais kubitais.
Kita vertus, CNOT vartai veikia dviem kubitais, paprastai vadinamais valdymo kubitu ir tiksliniu kubitu. CNOT vartai pakeičia tikslinio kubito būseną tada ir tik tada, kai valdymo kubitas yra būsenoje |1⟩. Ši operacija sukelia susipainiojimą tarp dviejų kubitų, jei valdymo kubitas yra superpozicijos būsenoje. Kai valdymo kubitas yra |0⟩ ir |1⟩ superpozicijoje, gauta būsena pritaikius CNOT vartus yra susipynusi dviejų kubitų būsena.
Tačiau, jei valdymo kubitas yra nustatytos būsenos (|0⟩ arba |1⟩), CNOT vartai elgiasi kaip klasikiniai XOR vartai ir nesupainioja kubitų. Šiuo atveju išvesties būsena gali būti išreikšta kaip atskirų kubitų būsenų tenzorinė sandauga, nurodant, kad jos nėra susipynusios.
Norėdami iliustruoti šią koncepciją, panagrinėkime pavyzdį, kai valdymo kubitas yra būsenoje |0⟩, o tikslinis kubitas yra |+⟩ (superpozicijos būsena). Šiame scenarijuje pritaikius CNOT vartus tikslinis kubitas liktų nepakitęs, o tai parodytų, kad įsipainiojimas neįvyko.
Nors CNOT vartai yra galingas kubitų supainiojimo įrankis, jo gebėjimas supainioti kubitus priklauso nuo valdymo kubito būsenos. Kai valdymo kubitas yra superpozicijos būsenoje, CNOT vartai gali supainioti kubitus; kitu atveju jis elgiasi klasikiniu būdu ir nesukuria susipainiojimo.
Kiti naujausi klausimai ir atsakymai apie EITC/QI/QIF kvantinės informacijos pagrindai:
- 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?
- Ar universalioje kvantinių vartų šeimoje yra CNOT vartai ir Hadamardo 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