Controlled-NOT (CNOT) vārti ir fundamentāli divu kubitu kvantu vārti, kam ir izšķiroša nozīme kvantu informācijas apstrādē. Tas ir nepieciešams kubitu sapīšanai, taču tas ne vienmēr noved pie kubitu sapīšanās. Lai to saprastu, mums jāiedziļinās kvantu skaitļošanas principos un kubitu uzvedībā dažādās operācijās.
Kvantu skaitļošanā kubiti var pastāvēt superpozīcijas stāvokļos, vienlaikus attēlojot gan 0, gan 1. Lietojot viena kubitu vārtus, piemēram, Pauli-X vārtus vai Hadamara vārtus, kubītam superpozīcijas stāvoklī, tas var mainīt stāvokļu varbūtības amplitūdas, nesajaucot kubitu ar citu. Tas nozīmē, ka viena kubitu vārti var manipulēt ar kubitu stāvokli, neradot saķeršanos ar citiem kubitiem.
No otras puses, CNOT vārti iedarbojas uz diviem kubitiem, ko parasti dēvē par kontroles kubitu un mērķa kubitu. CNOT vārti pārvērš mērķa kubita stāvokli tad un tikai tad, ja vadības kubits ir stāvoklī |1⟩. Šīs darbības rezultāts ir sapīšanās starp diviem kubitiem, ja kontroles kubits atrodas superpozīcijas stāvoklī. Kad kontroles kubits atrodas |0⟩ un |1⟩ superpozīcijā, iegūtais stāvoklis pēc CNOT vārtu pielietošanas ir abu kubitu sapinies stāvoklis.
Tomēr, ja kontroles kubits ir noteiktā stāvoklī (vai nu |0⟩, vai |1⟩), CNOT vārti darbojas kā klasiski XOR vārti, un tie nesajauc kubitus. Šajā gadījumā izvades stāvokli var izteikt kā atsevišķu kubitu stāvokļu tenzoru reizinājumu, norādot, ka tie nav sapinušies.
Lai ilustrētu šo jēdzienu, aplūkosim piemēru, kur vadības kubits atrodas stāvoklī |0⟩ un mērķa kubits ir stāvoklī |+⟩ (superpozīcijas stāvoklis). Izmantojot CNOT vārti šajā scenārijā, mērķa kubits paliktu nemainīgs, parādot, ka sapīšanās nav notikusi.
Lai gan CNOT vārti ir spēcīgs instruments kubitu sapīšanai, to spēja sapīties kubitus ir atkarīga no kontroles kubitu stāvokļa. Kad kontroles kubits atrodas superpozīcijas stāvoklī, CNOT vārti var sapīties kubitus; pretējā gadījumā tas uzvedas klasiski un nerada sapīšanās.
Citi jaunākie jautājumi un atbildes par EITC/QI/QIF kvantu informācijas pamati:
- Kā darbojas kvantu noliegšanas vārti (quantum NOT vai Pauli-X vārti)?
- Kāpēc Hadamarda vārti ir atgriezeniski?
- Ja mēra Bell stāvokļa 1. kubitu noteiktā bāzē un pēc tam izmēra 2. kubitu bāzē, kas pagriezta par noteiktu leņķi teta, varbūtība, ka jūs iegūsit projekciju uz atbilstošo vektoru, ir vienāda ar teta sinusa kvadrātu?
- Cik klasiskās informācijas biti būtu nepieciešami, lai aprakstītu patvaļīgas kubitu superpozīcijas stāvokli?
- Cik dimensijās ir 3 kubitu telpa?
- Vai kubīta mērīšana iznīcinās tā kvantu superpozīciju?
- Vai kvantu vārtiem var būt vairāk ieejas nekā izejas līdzīgi kā klasiskajiem vārtiem?
- Vai universālajā kvantu vārtu ģimenē ietilpst CNOT vārti un Hadamada vārti?
- Kas ir eksperiments ar dubulto spraugu?
- Vai polarizācijas filtra pagriešana ir līdzvērtīga fotonu polarizācijas mērīšanas bāzes maiņai?
Skatiet vairāk jautājumu un atbilžu sadaļā EITC/QI/QIF Quantum Information Fundamentals