Inkluderer den universelle familien av kvanteporter CNOT-porten og Hadamard-porten?
I riket av kvanteberegning har konseptet med en universell familie av kvanteporter betydelig betydning. En universell familie av porter refererer til et sett med kvanteporter som kan brukes til å tilnærme enhver enhetlig transformasjon til en ønsket grad av nøyaktighet.
CNOT-porten og Hadamard-porten er to grunnleggende porter som ofte inngår i en slik universell familie på grunn av deres unike egenskaper og muligheter.
CNOT-porten, forkortelse for Controlled-NOT-port, er en to-qubit-port som utfører en NOT-operasjon (bit-flip) på mål-qubit bare hvis kontroll-qubit er i tilstanden |1⟩. I matriseform kan CNOT-porten representeres som:
[tekst{CNOT} = begynne{bmatrix}
1 & 0 & 0 & 0 \
0 & 1 & 0 & 0 \
0 & 0 & 0 & 1 \
0 & 0 & 1 & 0
slutt{bmatrix}
]
Hadamard-porten er en enkelt-qubit-port som skaper superposisjon og utfører en basisendring. Den transformerer |0⟩-tilstanden til (|0⟩ + |1⟩)/√2 og |1⟩-tilstanden til (|0⟩ – |1⟩)/√2. Matriserepresentasjonen av Hadamard-porten er:
[H = frac{1}{sqrt{2}} start{bmatrix}
1 og 1 \
1 og -1
slutt{bmatrix}
]
For å danne en universell familie av porter, er det viktig å ha et sett med porter som kan generere enhver enhetlig transformasjon på et kvantesystem. CNOT-porten er avgjørende for sammenfiltring av qubits, et nøkkelkrav for kvanteberegning. Hadamard-porten er derimot viktig for å skape superposisjon og utføre basisendringer, noe som muliggjør et bredere spekter av kvanteoperasjoner.
Når de kombineres med andre porter som enkelt-qubit-faseporten, danner CNOT-porten og Hadamard-porten et kraftig sett med 3 operasjoner som kan tilnærme enhver enhetlig transformasjon (eller en hvilken som helst annen kvanteport eller et sett med slike porter). Denne evnen til å tilnærme enhver enhetlig transformasjon er det som gjør dem til en del av en universell familie av porter.
CNOT-porten og Hadamard-porten er integrerte komponenter i en universell familie av kvanteporter på grunn av deres evner til å vikle qubits, skape superposisjon og muliggjøre et bredt spekter av kvanteoperasjoner. Ved å kombinere disse portene med andre kvanteporter (tilstrekkelig med single qubit phase gate), er det mulig å tilnærme enhver enhetlig transformasjon, noe som gjør dem til viktige byggesteiner i kvanteberegning.
Andre nyere spørsmål og svar vedr EITC/QI/QIF Quantum Information Fundamentals:
- Er amplituder av kvantetilstander alltid reelle tall?
- 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?
- 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