Adakah keluarga universal gerbang kuantum termasuk gerbang CNOT dan gerbang Hadamard?
Dalam bidang pengiraan kuantum, konsep keluarga sejagat gerbang kuantum memegang kepentingan yang penting. Keluarga gerbang sejagat merujuk kepada satu set gerbang kuantum yang boleh digunakan untuk menganggarkan sebarang transformasi kesatuan kepada mana-mana tahap ketepatan yang dikehendaki.
Pintu CNOT dan pintu Hadamard adalah dua pintu asas yang sering disertakan dalam keluarga sejagat kerana sifat dan keupayaan uniknya.
Gerbang CNOT, singkatan untuk get Controlled-NOT, ialah get dua qubit yang melakukan operasi NOT (bit-flip) pada qubit sasaran hanya jika qubit kawalan berada dalam keadaan |1⟩. Dalam bentuk matriks, get CNOT boleh diwakili sebagai:
[teks{CNOT} = mula{bmatrix}
1 & 0 & 0 & 0 \
0 & 1 & 0 & 0 \
0 & 0 & 0 & 1 \
0 & 0 & 1 & 0
tamat{bmatriks}
]
Gerbang Hadamard ialah gerbang qubit tunggal yang mencipta superposisi dan melakukan perubahan asas. Ia menukar keadaan |0⟩ kepada (|0⟩ + |1⟩)/√2 dan keadaan |1⟩ kepada (|0⟩ – |1⟩)/√2. Perwakilan matriks bagi gerbang Hadamard ialah:
[H = frac{1}{sqrt{2}} mula{bmatrix}
1 & 1 \
1 & -1
tamat{bmatriks}
]
Untuk membentuk keluarga gerbang sejagat, adalah penting untuk mempunyai satu set gerbang yang boleh menjana sebarang transformasi kesatuan pada sistem kuantum. Gerbang CNOT adalah penting untuk menjerat qubit, keperluan utama untuk pengiraan kuantum. Gerbang Hadamard, sebaliknya, adalah penting untuk mencipta superposisi dan melaksanakan perubahan asas, membolehkan rangkaian operasi kuantum yang lebih luas.
Apabila digabungkan dengan get lain seperti get fasa qubit tunggal, get CNOT dan get Hadamard membentuk satu set berkuasa 3 operasi yang boleh menghampiri sebarang transformasi unitari (atau mana-mana get kuantum lain atau set get tersebut). Keupayaan untuk menganggarkan sebarang transformasi kesatuan inilah yang menjadikan mereka sebahagian daripada keluarga gerbang sejagat.
Gerbang CNOT dan get Hadamard adalah komponen penting dalam keluarga gerbang kuantum sejagat kerana keupayaannya dalam menjerat qubit, mencipta superposisi, dan membolehkan pelbagai operasi kuantum. Dengan menggabungkan gerbang ini dengan gerbang kuantum lain (cukup dengan gerbang fasa qubit tunggal), adalah mungkin untuk menganggarkan sebarang transformasi kesatuan, menjadikannya blok bangunan penting dalam pengiraan kuantum.
Soalan dan jawapan terbaru lain mengenai Asas Maklumat Kuantum EITC/QI/QIF:
- Adakah amplitud keadaan kuantum sentiasa nombor nyata?
- Bagaimana get kuantum negasi (kuantum NOT atau get Pauli-X) beroperasi?
- Mengapa gerbang Hadamard boleh diterbalikkan sendiri?
- Jika mengukur qubit pertama keadaan Bell dalam asas tertentu dan kemudian mengukur qubit ke-1 dalam asas yang diputar oleh sudut tertentu theta, kebarangkalian bahawa anda akan memperoleh unjuran kepada vektor yang sepadan adalah sama dengan kuasa dua sinus theta?
- Berapa banyak bit maklumat klasik yang diperlukan untuk menerangkan keadaan superposisi qubit sewenang-wenangnya?
- Berapa banyak dimensi mempunyai ruang 3 qubit?
- Adakah ukuran qubit memusnahkan superposisi kuantumnya?
- Bolehkah gerbang kuantum mempunyai lebih banyak input daripada output sama seperti get klasik?
- Apakah eksperimen celah dua?
- Adakah memutarkan penapis polarisasi bersamaan dengan menukar asas pengukuran polarisasi foton?
Lihat lebih banyak soalan dan jawapan dalam Asas Maklumat Kuantum EITC/QI/QIF