Controlled-NOT (CNOT) porten er en grunnleggende to-qubit kvanteport som spiller en avgjørende rolle i kvanteinformasjonsbehandling. Det er viktig for sammenfiltring av qubits, men det fører ikke alltid til qubit-forviklinger. For å forstå dette, må vi fordype oss i prinsippene for kvanteberegning og oppførselen til qubits under forskjellige operasjoner.
I kvanteberegning kan qubits eksistere i superposisjonstilstander, som representerer både 0 og 1 samtidig. Når du bruker enkelt-qubit-porter, for eksempel Pauli-X-port eller Hadamard-port, på en qubit i en superposisjonstilstand, kan den endre sannsynlighetsamplitudene til tilstandene uten å vikle qubiten sammen med en annen. Dette betyr at enkelt-qubit-porter kan manipulere tilstanden til en qubit uten å skape sammenfiltring med andre qubits.
På den annen side virker CNOT-porten på to qubits, vanligvis referert til som kontroll-qubit og mål-qubit. CNOT-porten snur tilstanden til mål-qubit hvis og bare hvis kontroll-qubit er i tilstanden |1⟩. Denne operasjonen resulterer i sammenfiltring mellom de to qubitene hvis kontroll-qubiten er i en superposisjonstilstand. Når kontroll-qubiten er i en superposisjon av |0⟩ og |1⟩, er den resulterende tilstanden etter påføring av CNOT-porten en sammenfiltret tilstand av de to qubitene.
Imidlertid, hvis kontroll-qubiten er i en bestemt tilstand (enten |0⟩ eller |1⟩), oppfører CNOT-porten seg som en klassisk XOR-port, og den vikler ikke inn qubitene. I dette tilfellet kan utgangstilstanden uttrykkes som et tensorprodukt av de individuelle qubit-tilstandene, noe som indikerer at de ikke er sammenfiltret.
For å illustrere dette konseptet, la oss vurdere et eksempel der kontroll-qubit er i tilstanden |0⟩ og mål-qubit er i tilstanden |+⟩ (superposisjonstilstand). Å bruke en CNOT-port i dette scenariet vil resultere i at mål-qubiten forblir uendret, noe som viser at sammenfiltring ikke skjedde.
Mens CNOT-porten er et kraftig verktøy for å vikle qubits, avhenger dens evne til å vikle qubits av tilstanden til kontroll-qubiten. Når kontroll-qubiten er i en superposisjonstilstand, kan CNOT-porten sammenfiltre qubits; ellers oppfører den seg klassisk og skaper ikke sammenfiltring.
Andre nyere spørsmål og svar vedr EITC/QI/QIF Quantum Information Fundamentals:
- Hvordan fungerer quantum negation gate (quantum NOT eller Pauli-X gate)?
- Hvorfor er Hadamard-porten selvvendbar?
- Hvis du måler den 1. qubiten til Bell-tilstanden på en bestemt basis og deretter måler den andre qubiten i en basis rotert med en viss vinkel theta, er sannsynligheten for at du får projeksjon til den tilsvarende vektoren lik kvadratet av sinus til theta?
- Hvor mange biter av klassisk informasjon vil være nødvendig for å beskrive tilstanden til en vilkårlig qubit-superposisjon?
- Hvor mange dimensjoner har et rom på 3 qubits?
- Vil målingen av en qubit ødelegge dens kvantesuperposisjon?
- Kan kvanteporter ha flere innganger enn utganger på samme måte som klassiske porter?
- Inkluderer den universelle familien av kvanteporter CNOT-porten og Hadamard-porten?
- Hva er et dobbeltspalteeksperiment?
- Er rotasjon av et polarisasjonsfilter ekvivalent med å endre grunnlaget for fotonpolarisasjonsmåling?
Se flere spørsmål og svar i EITC/QI/QIF Quantum Information Fundamentals