Controlled-NOT (CNOT) vrata temeljna su dvokubitna kvantna vrata koja igraju ključnu ulogu u kvantnoj obradi informacija. Neophodan je za zapetljavanje kubita, ali ne dovodi uvijek do zapetljanja kubita. Da bismo ovo razumjeli, moramo proniknuti u principe kvantnog računalstva i ponašanje kubita pod različitim operacijama.
U kvantnom računalstvu, kubiti mogu postojati u superpozicijskim stanjima, predstavljajući i 0 i 1 istovremeno. Kada se primjenjuju jednokubitna vrata, kao što su Pauli-X vrata ili Hadamardova vrata, na qubit u superpozicijskom stanju, mogu se promijeniti amplitude vjerojatnosti stanja bez uplitanja qubita s drugim. To znači da vrata s jednim kubitom mogu manipulirati stanjem kubita bez stvaranja isprepletenosti s drugim kubitima.
S druge strane, CNOT vrata djeluju na dva kubita, koji se obično nazivaju kontrolni kubit i ciljni kubit. Vrata CNOT mijenjaju stanje ciljnog kubita ako i samo ako je kontrolni kubit u stanju |1⟩. Ova operacija rezultira ispreplitanjem između dva kubita ako je kontrolni kubit u stanju superpozicije. Kada je kontrolni kubit u superpoziciji |0⟩ i |1⟩, rezultirajuće stanje nakon primjene CNOT vrata je isprepleteno stanje dvaju kubita.
Međutim, ako je kontrolni kubit u određenom stanju (bilo |0⟩ ili |1⟩), CNOT vrata se ponašaju kao klasična XOR vrata i ne zapliću kubite. U ovom slučaju, izlazno stanje može se izraziti kao tenzorski umnožak pojedinačnih stanja kubita, što ukazuje da nisu isprepletena.
Da bismo ilustrirali ovaj koncept, razmotrimo primjer u kojem je kontrolni kubit u stanju |0⟩, a ciljni kubit u stanju |+⟩ (stanje superpozicije). Primjena CNOT vrata u ovom scenariju rezultirala bi nepromijenjenim ciljnim kubitom, pokazujući da nije došlo do zapetljanja.
Dok su CNOT vrata moćan alat za uplitanje kubita, njegova sposobnost da isprepliće kubite ovisi o stanju kontrolnog kubita. Kada je kontrolni kubit u stanju superpozicije, CNOT vrata mogu ispreplesti kubite; inače se ponaša klasično i ne stvara zaplet.
Ostala nedavna pitanja i odgovori u vezi EITC/QI/QIF Osnove kvantne informacije:
- Kako rade kvantna vrata negacije (kvantna NOT ili Pauli-X vrata)?
- Zašto su Hadamardova vrata samoreverzibilna?
- Ako izmjerite 1. qubit Bellovog stanja u određenoj bazi, a zatim izmjerite 2. qubit u bazi rotiranoj za određeni kut theta, vjerojatnost da ćete dobiti projekciju na odgovarajući vektor jednaka je kvadratu sinusa theta?
- Koliko bita klasične informacije bi bilo potrebno da se opiše stanje proizvoljne superpozicije kubita?
- Koliko dimenzija ima prostor od 3 kubita?
- Hoće li mjerenje qubita uništiti njegovu kvantnu superpoziciju?
- Mogu li kvantna vrata imati više ulaza nego izlaza slično kao i klasična vrata?
- Uključuje li univerzalna obitelj kvantnih vrata CNOT vrata i Hadamardova vrata?
- Što je eksperiment s dvostrukim prorezom?
- Je li rotiranje polarizacijskog filtra jednako promjeni osnove mjerenja polarizacije fotona?
Pogledajte više pitanja i odgovora u EITC/QI/QIF Osnovama kvantnih informacija