Controlled-NOT (CNOT)-grinden är en grundläggande kvantgrind med två kvantbitar som spelar en avgörande roll vid bearbetning av kvantinformation. Det är viktigt för att intrassla qubits, men det leder inte alltid till qubit-entanglement. För att förstå detta måste vi fördjupa oss i principerna för kvantberäkning och beteendet hos qubits under olika operationer.
I kvantberäkning kan qubits existera i superpositionstillstånd, som representerar både 0 och 1 samtidigt. När man applicerar en-qubit-grindar, såsom Pauli-X-grind eller Hadamard-grind, på en qubit i ett superpositionstillstånd, kan det ändra sannolikhetsamplituderna för tillstånden utan att trassla in qubiten med en annan. Detta innebär att en-qubit-grindar kan manipulera tillståndet för en qubit utan att skapa intrassling med andra qubits.
Å andra sidan verkar CNOT-grinden på två qubits, vanligtvis hänvisade till som kontroll-qubit och mål-qubit. CNOT-grinden vänder tillståndet för målqubiten om och endast om kontrollqubiten är i tillståndet |1⟩. Denna operation resulterar i intrassling mellan de två kvantbitarna om kontrollkvantbiten är i ett överlagringstillstånd. När kontrollqubiten är i en överlagring av |0⟩ och |1⟩, är det resulterande tillståndet efter applicering av CNOT-grinden ett intrasslat tillstånd av de två qubitarna.
Men om kontroll-qubiten är i ett bestämt tillstånd (antingen |0⟩ eller |1⟩), beter sig CNOT-grinden som en klassisk XOR-grind, och den trasslar inte ihop qubitarna. I detta fall kan utgångstillståndet uttryckas som en tensorprodukt av de individuella qubit-tillstånden, vilket indikerar att de inte är intrasslade.
För att illustrera detta koncept, låt oss överväga ett exempel där kontroll-qubiten är i tillståndet |0⟩ och mål-qubiten är i tillståndet |+⟩ (superpositionstillstånd). Användning av en CNOT-grind i detta scenario skulle resultera i att mål-qubiten förblir oförändrad, vilket visar att intrassling inte inträffade.
Medan CNOT-grinden är ett kraftfullt verktyg för att trassla in qubits, beror dess förmåga att trassla in qubits på tillståndet för kontroll-qubiten. När kontroll-qubiten är i ett superpositionstillstånd kan CNOT-grinden trassla in qubits; annars beter den sig klassiskt och skapar inte förveckling.
Andra senaste frågor och svar ang EITC/QI/QIF Quantum Information Fundamentals:
- Hur fungerar quantum negation gate (quantum NOT eller Pauli-X gate)?
- Varför är Hadamard-porten självvändbar?
- Om man mäter den 1:a qubiten i Bell-tillståndet på en viss bas och sedan mäter den 2:a qubiten i en bas roterad med en viss vinkel theta, är sannolikheten att du kommer att få projektion till motsvarande vektor lika med kvadraten på sinus för theta?
- Hur många bitar av klassisk information skulle behövas för att beskriva tillståndet för en godtycklig qubit-superposition?
- Hur många dimensioner har ett utrymme på 3 qubits?
- Kommer mätningen av en qubit att förstöra dess kvantöverlagring?
- Kan kvantgrindar ha fler ingångar än utgångar på samma sätt som klassiska grindar?
- Inkluderar den universella familjen av kvantportar CNOT-porten och Hadamard-porten?
- Vad är ett dubbelslitsexperiment?
- Är rotation av ett polariserande filter likvärdigt med att ändra basen för fotonpolarisationsmätning?
Se fler frågor och svar i EITC/QI/QIF Quantum Information Fundamentals