Kontrolirano-NE (CNOT) kapija je fundamentalna dvokubitna kvantna kapija koja igra ključnu ulogu u kvantnoj obradi informacija. Neophodan je za isprepletanje kubita, ali ne dovodi uvijek do isprepletenosti kubita. Da bismo ovo razumjeli, moramo se udubiti u principe kvantnog računanja i ponašanje kubita pod različitim operacijama.
U kvantnom računarstvu, kubiti mogu postojati u stanjima superpozicije, predstavljajući i 0 i 1 istovremeno. Kada se primjenjuju jednokubitna kapija, kao što su Pauli-X kapija ili Adamardova kapija, na kubit u stanju superpozicije, može promijeniti amplitude vjerovatnoće stanja bez uplitanja kubita s drugim. To znači da jednokubitne kapije mogu manipulirati stanjem kubita bez stvaranja zapleta s drugim kubitima.
S druge strane, CNOT kapija djeluje na dva kubita, koji se obično nazivaju kontrolni kubit i ciljni kubit. CNOT kapija okreće stanje ciljnog kubita ako i samo ako je kontrolni kubit u stanju |1⟩. Ova operacija rezultira preplitanjem između dva kubita ako je kontrolni kubit u stanju superpozicije. Kada je kontrolni kubit u superpoziciji |0⟩ i |1⟩, rezultirajuće stanje nakon primjene CNOT kapije je isprepleteno stanje dva kubita.
Međutim, ako je kontrolni kubit u određenom stanju (ili |0⟩ ili |1⟩), CNOT kapija se ponaša kao klasična XOR kapija i ne zapliće kubite. U ovom slučaju, izlazno stanje se može izraziti kao tenzorski proizvod pojedinačnih stanja kubita, što ukazuje da nisu upletena.
Da bismo ilustrirali ovaj koncept, razmotrimo primjer gdje je kontrolni kubit u stanju |0⟩, a ciljni kubit u stanju |+⟩ (stanje superpozicije). Primjena CNOT kapije u ovom scenariju dovela bi do toga da ciljni kubit ostane nepromijenjen, pokazujući da nije došlo do uplitanja.
Dok je CNOT kapija moćan alat za zaplitanje kubita, njegova sposobnost da uplete kubite zavisi od stanja kontrolnog kubita. Kada je kontrolni kubit u stanju superpozicije, CNOT kapija može zaplesti kubitove; inače se ponaša klasično i ne stvara zamršenost.
Ostala nedavna pitanja i odgovori u vezi EITC/QI/QIF Quantum Information Fundamentals:
- Kako funkcioniše kapija kvantne negacije (kvantno NE ili Pauli-X kapija)?
- Zašto je kapija Adamard samoreverzibilna?
- Ako izmjerite 1. kubit Bell stanja u određenoj bazi, a zatim izmjerite 2. kubit u bazi rotiranoj za određeni ugao theta, vjerovatnoća da ćete dobiti projekciju na odgovarajući vektor jednaka je kvadratu sinusa od theta?
- Koliko bitova klasične informacije bi bilo potrebno da se opiše stanje proizvoljne superpozicije kubita?
- Koliko dimenzija ima prostor od 3 kubita?
- Hoće li mjerenje kubita uništiti njegovu kvantnu superpoziciju?
- Mogu li kvantne kapije imati više ulaza nego izlaza na sličan način kao i klasične kapije?
- Da li univerzalna porodica kvantnih kapija uključuje CNOT kapiju i Adamardovu kapiju?
- Šta je eksperiment sa dvostrukim prorezom?
- Da li je rotacija polarizacionog filtera ekvivalentna promeni osnove merenja polarizacije fotona?
Pogledajte više pitanja i odgovora u EITC/QI/QIF Quantum Information Fundamentals