ประตูควอนตัมในตระกูลสากลประกอบด้วยประตู CNOT และประตู Hadamard หรือไม่
ในขอบเขตของการคำนวณควอนตัม แนวคิดของกลุ่มประตูควอนตัมสากลมีความสำคัญอย่างยิ่ง ตระกูลเกตสากลหมายถึงชุดของเกตควอนตัมที่สามารถใช้เพื่อประมาณการเปลี่ยนแปลงแบบรวมใดๆ ให้เป็นระดับความแม่นยำที่ต้องการ
ประตู CNOT และประตู Hadamard เป็นประตูพื้นฐานสองประตูที่มักรวมอยู่ในตระกูลสากลดังกล่าว เนื่องจากมีคุณสมบัติและความสามารถเฉพาะตัว
ประตู CNOT ย่อมาจาก ประตูควบคุม-NOT เป็นประตูสองควิบิตที่ดำเนินการไม่ (บิตพลิก) บนควิบิตเป้าหมายก็ต่อเมื่อคิวบิตควบคุมอยู่ในสถานะ |1⟩ ในรูปแบบเมทริกซ์ เกท CNOT สามารถแสดงเป็น:
[ข้อความ {CNOT} = เริ่มต้น {bmatrix}
1 & 0 & 0 & 0 \
0 & 1 & 0 & 0 \
0 & 0 & 0 & 1 \
0 & 0 & 1 & 0
สิ้นสุด{bmatrix}
]
เกท Hadamard เป็นเกทควิบิตเดี่ยวที่สร้างการซ้อนทับและดำเนินการเปลี่ยนแปลงพื้นฐาน โดยจะแปลงสถานะ |0⟩ เป็น (|0⟩ + |1⟩)/√2 และสถานะ |1⟩ เป็น (|0⟩ – |1⟩)/√2 การแสดงเมทริกซ์ของประตู Hadamard คือ:
[H = frac{1}{sqrt{2}} เริ่มต้น{bmatrix}
1 & 1 \
1 & -1
สิ้นสุด{bmatrix}
]
ในการสร้างครอบครัวเกตสากล จำเป็นต้องมีเกตชุดหนึ่งที่สามารถสร้างการแปลงเอกภาพใดๆ บนระบบควอนตัมได้ เกต CNOT มีความจำเป็นสำหรับการพันกันของคิวบิต ซึ่งเป็นข้อกำหนดหลักสำหรับการคำนวณแบบควอนตัม ในทางกลับกัน เกต Hadamard มีความสำคัญในการสร้างการซ้อนทับและดำเนินการเปลี่ยนแปลงพื้นฐาน ซึ่งช่วยให้สามารถดำเนินการควอนตัมได้หลากหลายยิ่งขึ้น
เมื่อรวมกับเกตอื่นๆ เช่น เกตเฟสควิบิตเดียว เกต CNOT และเกตฮาดามาร์ดจะสร้างชุดการดำเนินการที่มีประสิทธิภาพ 3 แบบ ซึ่งสามารถประมาณการแปลงแบบรวมใดๆ ก็ได้ (หรือเกตควอนตัมอื่นๆ หรือชุดของเกตดังกล่าว) ความสามารถในการประมาณการเปลี่ยนแปลงแบบรวมใดๆ นี้คือสิ่งที่ทำให้พวกเขาเป็นส่วนหนึ่งของตระกูลประตูสากล
เกท CNOT และเกท Hadamard เป็นส่วนประกอบสำคัญของตระกูลควอนตัมเกตสากล เนื่องจากความสามารถในการพันกันของคิวบิต การสร้างตำแหน่งซ้อนทับ และเปิดใช้งานการดำเนินการควอนตัมที่หลากหลาย ด้วยการรวมเกทเหล่านี้เข้ากับเกทควอนตัมอื่นๆ (เพียงพอกับเกทเฟสควิบิตเดี่ยว) จึงเป็นไปได้ที่จะประมาณการเปลี่ยนแปลงแบบรวมใดๆ ก็ได้ ทำให้เป็นสิ่งก่อสร้างที่จำเป็นในการคำนวณควอนตัม
คำถามและคำตอบล่าสุดอื่น ๆ เกี่ยวกับ EITC/QI/QIF ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับควอนตัม:
- แอมพลิจูดของสถานะควอนตัมเป็นจำนวนจริงเสมอหรือไม่
- ประตูการปฏิเสธควอนตัม (ประตูควอนตัม NOT หรือ Pauli-X) ทำงานอย่างไร
- เหตุใดประตู Hadamard จึงกลับด้านได้เอง
- หากวัดควิบิตที่ 1 ของสถานะเบลล์บนพื้นฐานที่แน่นอน แล้ววัดควิบิตที่ 2 บนพื้นฐานที่หมุนด้วยทีต้ามุมหนึ่ง ความน่าจะเป็นที่คุณจะได้เส้นโครงไปยังเวกเตอร์ที่สอดคล้องกันจะเท่ากับกำลังสองของไซน์ของทีต้า
- ต้องใช้ข้อมูลคลาสสิกจำนวนกี่บิตเพื่ออธิบายสถานะของการซ้อนทับคิวบิตตามอำเภอใจ
- 3 คิวบิตมีกี่มิติ?
- การวัดควิบิตจะทำลายการซ้อนทับของควอนตัมหรือไม่
- ประตูควอนตัมสามารถมีอินพุตมากกว่าเอาท์พุตในทำนองเดียวกันกับเกตแบบคลาสสิกได้หรือไม่?
- การทดลองแบบสลิตคู่คืออะไร?
- การหมุนฟิลเตอร์โพลาไรซ์เทียบเท่ากับการเปลี่ยนพื้นฐานการวัดโฟตอนโพลาไรเซชันหรือไม่
ดูคำถามและคำตอบเพิ่มเติมใน EITC/QI/QIF Quantum Information Fundamentals