Poarta Controlled-NOT (CNOT) este o poartă cuantică fundamentală de doi qubiți care joacă un rol crucial în procesarea informațiilor cuantice. Este esențială pentru încurcarea qubiților, dar nu duce întotdeauna la încurcarea qubiților. Pentru a înțelege acest lucru, trebuie să ne aprofundăm în principiile calculului cuantic și în comportamentul qubiților în cadrul diferitelor operații.
În calculul cuantic, qubiții pot exista în stări de suprapunere, reprezentând atât 0, cât și 1 simultan. Când se aplică porți cu un singur qubit, cum ar fi poarta Pauli-X sau poarta Hadamard, unui qubit într-o stare de suprapunere, poate modifica amplitudinile de probabilitate ale stărilor fără a încurca qubit-ul cu altul. Aceasta înseamnă că porțile cu un singur qubit pot manipula starea unui qubit fără a crea încurcare cu alți qubits.
Pe de altă parte, poarta CNOT acționează asupra a doi qubiți, denumiți de obicei qubit de control și qubit țintă. Poarta CNOT inversează starea qubit-ului țintă dacă și numai dacă qubit-ul de control este în starea |1⟩. Această operație are ca rezultat încurcarea între cei doi qubiți dacă qubitul de control este într-o stare de suprapunere. Când qubitul de control este într-o suprapunere de |0⟩ și |1⟩, starea rezultată după aplicarea porții CNOT este o stare încurcată a celor doi qubiți.
Totuși, dacă qubitul de control este într-o stare definită (fie |0⟩, fie |1⟩), poarta CNOT se comportă ca o poartă XOR clasică și nu încurcă qubiții. În acest caz, starea de ieșire poate fi exprimată ca un produs tensor al stărilor individuale de qubit, indicând faptul că acestea nu sunt încurcate.
Pentru a ilustra acest concept, să luăm în considerare un exemplu în care qubitul de control este în starea |0⟩ și qubitul țintă este în starea |+⟩ (starea de suprapunere). Aplicarea unei porți CNOT în acest scenariu ar avea ca rezultat că qubitul țintă rămâne neschimbat, arătând că încurcarea nu a avut loc.
În timp ce poarta CNOT este un instrument puternic pentru încurcarea qubiților, capacitatea sa de a încurca qubiții depinde de starea qubitului de control. Când qubitul de control este într-o stare de suprapunere, poarta CNOT poate încurca qubiți; in caz contrar, se comporta clasic si nu creeaza incurcare.
Alte întrebări și răspunsuri recente cu privire la Fundamentele informațiilor cuantice EITC/QI/QIF:
- Cum funcționează poarta de negație cuantică (cuantică NOT sau poarta Pauli-X)?
- De ce este poarta Hadamard autoreversibilă?
- Dacă măsurați primul qubit al stării Bell într-o anumită bază și apoi măsurați al 1-lea qubit într-o bază rotită cu un anumit unghi teta, probabilitatea ca veți obține proiecția la vectorul corespunzător este egală cu pătratul sinusului teta?
- Câți biți de informații clasice ar fi necesari pentru a descrie starea unei suprapuneri arbitrare de qubit?
- Câte dimensiuni are un spațiu de 3 qubiți?
- Măsurarea unui qubit va distruge suprapunerea sa cuantică?
- Pot porțile cuantice să aibă mai multe intrări decât ieșiri în mod similar cu porțile clasice?
- Familia universală de porți cuantice include poarta CNOT și poarta Hadamard?
- Ce este un experiment cu dublă fante?
- Este rotirea unui filtru polarizant echivalent cu schimbarea bazei de măsurare a polarizării fotonului?
Vedeți mai multe întrebări și răspunsuri în EITC/QI/QIF Quantum Information Fundamentals