QUATUM GATES
Gerbang kuantum
dari Wikipedia, ensiklopedia gratis
Untuk permainan, lihat Quantum Gate (video game).
Dalam komputasi kuantum dan khususnya sirkuit kuantum model komputasi, sebuah gerbangkuantum (quantum atau gerbang logika) adalah dasar sirkuit kuantum yang beroperasi pada sejumlah kecil qubit. Mereka adalah blok bangunan sirkuit kuantum, seperti klasik gerbang logikaadalah untuk sirkuit digital konvensional.Tidak seperti banyak gerbang logika klasik, logika kuantum gerbang reversibel. Namun, adalah mungkin untuk melakukan komputasi klasik menggunakan gerbang hanya reversibel. Sebagai contoh, reversibel gerbang Toffoli dapat melaksanakan semua fungsi Boolean. Gerbang ini memiliki setara kuantum langsung, menunjukkan bahwa sirkuit kuantum dapat melakukan semua operasi yang dilakukan oleh sirkuit klasik.
Quantum gerbang logika yang diwakili oleh matriks kesatuan. Gerbang kuantum yang paling umum beroperasi pada ruang satu atau dua qubit, seperti umum klasik gerbang logika beroperasi pada satu atau dua bit. Ini berarti bahwa sebagai matriks, gerbang kuantum dapat dijelaskan oleh 2 × 2 atau 4 × 4 matriks kesatuan.
Isi
Gerbang yang biasa digunakan
Gerbang kuantum biasanya direpresentasikan sebagai matriks. Sebuah gerbang yang bekerja pada k qubit diwakili oleh 2 k x 2 k matriks kesatuan. Jumlah qubit dalam input dan output dari gerbang harus sama. Tindakan gerbang kuantum ditemukan dengan mengalikan matriks mewakili gerbang dengan vektor yang mewakili keadaan kuantum. Berikut ini, representasi vektor dari qubit tunggal:
- .
- .
Hadamard gerbang
Informasi lebih lanjut: Hadamard_transform § Quantum_computing_applications
The Hadamard gerbang bertindak pada qubit tunggal. Ini peta negara secara untuk dan untuk dan merupakan rotasi tentang sumbu . Hal ini diwakili oleh matriks Hadamard:
- .
Pauli-X gerbang
Pauli-X gerbang bertindak pada qubit tunggal. Ini adalah setara kuantum dari gerbang NOT(sehubungan dengan dasar standar . , Yang hak Z -direction). Ini setara dengan rotasiBloch Sphere sekitar sumbu X dengan π radian. Ini peta untuk dan untuk . Hal ini diwakili oleh Pauli matriks:
- .
Pauli-Y gerbang
Pauli-Y gerbang bertindak pada qubit tunggal. Ini setara dengan rotasi di sekitar sumbu Y dari Bloch Sphere oleh radian π. Ini peta untuk dan untuk . Hal ini diwakili oleh Pauli matriks Y:
- .
Pauli-Z gerbang
Pauli-Z gerbang bertindak pada qubit tunggal. Ini setara dengan rotasi di sekitar sumbu Z dari Bloch Sphere oleh radian π. Dengan demikian, itu adalah kasus khusus dari gerbang pergeseran fasa (berikutnya) dengan θ = π. Ia meninggalkan negara secara tidak berubah dan peta untuk . Hal ini diwakili oleh Pauli Z matriks:
- .
Gerbang pergeseran fasa
Ini adalah sebuah keluarga tunggal qubit gerbang yang meninggalkan negara secara tidak berubah dan peta untuk . Probabilitas mengukur atau tidak berubah setelah menerapkan gerbang ini, namun memodifikasi fase keadaan kuantum. Ini setara dengan menelusuri lingkaran horizontal (garis lintang) pada Bloch Sphere oleh radian.
Gerbang Swap
- .
Akar kuadrat dari gerbang Swap
- .
Gerbang dikendalikan
- .
- .
- .
Toffoli gerbang
Artikel utama: Toffoli gerbang
Tabel kebenaran | Bentuk matriks | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Fredkin gerbang
Artikel utama: gerbang Fredkin
Tabel kebenaran | Bentuk matriks | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Gerbang kuantum Universal
Informal, satu set gerbang kuantum universal setiap set gerbang yang operasi apapun yang mungkin terjadi pada komputer kuantum dapat dikurangi, yaitu, setiap operasi kesatuan lain dapat dinyatakan sebagai urutan terbatas gerbang dari set. Secara teknis, hal ini tidak mungkin karena jumlah gerbang kuantum yang mungkin adalah terhitung, sedangkan jumlah urutan terbatas dari satu set yang terbatas adalah dihitung. Untuk mengatasi masalah ini, kita hanya mengharuskan operasi kuantum apapun dapat didekati dengan urutan gerbang dari himpunan berhingga ini. Selain itu, untuk kasus tertentu qubit tunggal unitaries yang Teorema Solovay-Kitaev menjamin bahwa hal ini dapat dilakukan secara efisien.
Satu set sederhana dari dua qubit gerbang kuantum universal gerbang Hadamard ( ), Yang gerbang , Dan gerbang NOT dikendalikan.
Sebuah single-gerbang set gerbang kuantum universal yang juga dapat dirumuskan dengan menggunakan tiga qubit Deutsch gerbang , Yang melakukan transformasi [2]
Tidak ada komentar:
Posting Komentar