Портата Controlled-NOT (CNOT) е фундаментална двукубитова квантова врата, която играе решаваща роля в обработката на квантовата информация. Това е от съществено значение за заплитането на кубити, но не винаги води до заплитане на кубити. За да разберем това, трябва да се задълбочим в принципите на квантовите изчисления и поведението на кубитите при различни операции.
В квантовото изчисление кубитите могат да съществуват в състояния на суперпозиция, представляващи 0 и 1 едновременно. При прилагане на единични qubit gate, като Pauli-X gate или Hadamard gate, към кубит в състояние на суперпозиция, той може да промени вероятностните амплитуди на състоянията, без да заплита кубита с друг. Това означава, че портите с един кубит могат да манипулират състоянието на кубит, без да създават заплитане с други кубити.
От друга страна, портата CNOT действа върху два кубита, обикновено наричани контролен кубит и целеви кубит. Портата CNOT обръща състоянието на целевия кубит, ако и само ако контролният кубит е в състояние |1⟩. Тази операция води до заплитане между двата кубита, ако контролният кубит е в състояние на суперпозиция. Когато контролният кюбит е в суперпозиция на |0⟩ и |1⟩, полученото състояние след прилагане на портата CNOT е заплетено състояние на двата кубита.
Въпреки това, ако контролният кубит е в определено състояние (или | 0⟩, или | 1⟩), портата CNOT се държи като класическа порта XOR и не заплита кубитите. В този случай изходното състояние може да бъде изразено като тензорен продукт на отделните състояния на кубита, което показва, че те не са заплетени.
За да илюстрираме тази концепция, нека разгледаме пример, при който контролният кубит е в състояние |0⟩, а целевият кубит е в състояние |+⟩ (състояние на суперпозиция). Прилагането на порта CNOT в този сценарий би довело до оставане на целевия кубит непроменен, което показва, че не е настъпило заплитане.
Докато портата CNOT е мощен инструмент за заплитане на кубити, неговата способност да заплита кубити зависи от състоянието на контролния кубит. Когато контролният кубит е в състояние на суперпозиция, портата CNOT може да заплита кубити; иначе се държи класически и не създава оплитане.
Други скорошни въпроси и отговори относно Основи на квантовата информация за EITC/QI/QIF:
- Как работи квантовата врата за отрицание (квантовата НЕ или вратата Pauli-X)?
- Защо вратата на Адамар е самообратима?
- Ако измерите 1-вия кубит на състоянието на Бел в определена база и след това измерите 2-рия кубит в база, завъртяна на определен ъгъл тита, вероятността да получите проекция към съответния вектор е равна на квадрат по синус от тита?
- Колко бита класическа информация ще са необходими, за да се опише състоянието на произволна суперпозиция на кубити?
- Колко измерения има пространство от 3 кубита?
- Измерването на кубит ще унищожи ли неговата квантова суперпозиция?
- Могат ли квантовите порти да имат повече входове, отколкото изходи, подобно на класическите порти?
- Универсалното семейство от квантови порти включва ли портата CNOT и вратата на Адамар?
- Какво е експеримент с двоен прорез?
- Завъртането на поляризационен филтър еквивалентно ли е на промяна на базата за измерване на поляризацията на фотоните?
Вижте още въпроси и отговори в EITC/QI/QIF Основи на квантовата информация