Шлюз Controlled-NOT (CNOT) - гэта фундаментальны двухкубітны квантавы варот, які гуляе вырашальную ролю ў квантавай апрацоўцы інфармацыі. Гэта вельмі важна для заблытвання кубітаў, але гэта не заўсёды прыводзіць да заблытвання кубітаў. Каб зразумець гэта, нам трэба паглыбіцца ў прынцыпы квантавых вылічэнняў і паводзіны кубітаў пры розных аперацыях.
У квантавых вылічэннях кубіты могуць існаваць у суперпазіцыйных станах, прадстаўляючы як 0, так і 1 адначасова. Пры прымяненні аднакубітных гейтаў, такіх як гейт Паўлі-Х або гейт Адамара, да кубіта ў стане суперпазіцыі можна змяніць амплітуду імавернасці станаў, не зблытваючы кубіт з іншым. Гэта азначае, што гейты з адным кубітам могуць маніпуляваць станам кубіта, не ствараючы зблытвання з іншымі кубітамі.
З іншага боку, вароты CNOT дзейнічаюць на два кубіты, якія звычайна называюць кантрольным кубітам і мэтавым кубітам. Шлюз CNOT пераварочвае стан мэтавага кубіта тады і толькі тады, калі кіруючы кубіт знаходзіцца ў стане |1⟩. Гэтая аперацыя прыводзіць да зблытвання паміж двума кубітамі, калі кантрольны кубіт знаходзіцца ў стане суперпазіцыі. Калі кантрольны кубіт знаходзіцца ў суперпазіцыі |0⟩ і |1⟩, выніковым станам пасля прымянення гейта CNOT з'яўляецца заблытаны стан двух кубітаў.
Аднак калі кантрольны кубіт знаходзіцца ў пэўным стане (|0⟩ або |1⟩), гейт CNOT паводзіць сябе як класічны гейт XOR і не заблытвае кубіты. У гэтым выпадку выхадны стан можа быць выражаны як тэнзарны здабытак асобных станаў кубіта, што паказвае на тое, што яны не заблытаныя.
Каб праілюстраваць гэтую канцэпцыю, давайце разгледзім прыклад, дзе кантрольны кубіт знаходзіцца ў стане |0⟩, а мэтавы кубіт знаходзіцца ў стане |+⟩ (стан суперпазіцыі). Прымяненне гейта CNOT у гэтым сцэнарыі прывядзе да таго, што мэтавы кубіт застанецца нязменным, паказваючы, што заблытвання не адбылося.
Хоць гейт CNOT з'яўляецца магутным інструментам для заблытвання кубітаў, яго здольнасць заблытваць кубіты залежыць ад стану кантрольнага кубіта. Калі кантрольны кубіт знаходзіцца ў стане суперпазіцыі, вароты CNOT могуць заблытваць кубіты; у адваротным выпадку ён паводзіць сябе класічна і не стварае заблытвання.
Іншыя апошнія пытанні і адказы адносна Асновы квантавай інфармацыі EITC/QI/QIF:
- Як працуе квантавы варот адмаўлення (квантавы НЕ або вароты Pauli-X)?
- Чаму вароты Адамара самазваротныя?
- Калі вымераць 1-ы кубіт стану Бэла ў пэўным базисе, а затым вымераць 2-і кубіт у базисе, павернутым на пэўны вугал тэта, імавернасць таго, што вы атрымаеце праекцыю на адпаведны вектар, роўная квадрату сінуса тэта?
- Колькі біт класічнай інфармацыі спатрэбіцца для апісання стану адвольнай суперпазіцыі кубітаў?
- Колькі вымярэнняў мае прастора ў 3 кубіты?
- Ці разбурыць вымярэнне кубіта яго квантавую суперпазіцыю?
- Ці могуць квантавыя вароты мець больш уваходаў, чым выхадаў, як і класічныя вароты?
- Ці ўключае ўніверсальнае сямейства квантавых варот CNOT і Адамара?
- Што такое эксперымент з падвойнай шчылінай?
- Ці эквівалентна кручэнне палярызацыйнага фільтра змене асновы вымярэння палярызацыі фатонаў?
Глядзіце больш пытанняў і адказаў у EITC/QI/QIF Quantum Information Fundamentals