De Controlled-NOT (CNOT)-poort is een fundamentele kwantumpoort van twee qubit die een cruciale rol speelt bij de verwerking van kwantuminformatie. Het is essentieel voor het verstrengelen van qubits, maar leidt niet altijd tot verstrengeling van qubits. Om dit te begrijpen, moeten we ons verdiepen in de principes van quantum computing en het gedrag van qubits onder verschillende bewerkingen.
In quantum computing kunnen qubits bestaan in superpositietoestanden, waarbij ze zowel 0 als 1 tegelijkertijd vertegenwoordigen. Wanneer poorten met één qubit, zoals de Pauli-X-poort of Hadamard-poort, worden toegepast op een qubit in een superpositiestatus, kan deze de waarschijnlijkheidsamplitudes van de toestanden veranderen zonder de qubit met een andere te verwarren. Dit betekent dat poorten met één qubit de toestand van een qubit kunnen manipuleren zonder verstrengeling met andere qubits te creëren.
Aan de andere kant werkt de CNOT-poort op twee qubits, doorgaans de besturingsqubit en de doelqubit genoemd. De CNOT-poort draait de status van de doelqubit om als en alleen als de controlequbit de status |1⟩ heeft. Deze bewerking resulteert in verstrengeling tussen de twee qubits als de controlequbit zich in een superpositiestatus bevindt. Wanneer de besturingsqubit zich in een superpositie van |0⟩ en |1⟩ bevindt, is de resulterende toestand na het toepassen van de CNOT-poort een verstrengelde toestand van de twee qubits.
Als de besturingsqubit zich echter in een bepaalde staat bevindt (|0⟩ of |1⟩), gedraagt de CNOT-poort zich als een klassieke XOR-poort en raakt deze de qubits niet in de war. In dit geval kan de uitvoerstatus worden uitgedrukt als een tensorproduct van de afzonderlijke qubit-statussen, wat aangeeft dat ze niet verstrengeld zijn.
Laten we, om dit concept te illustreren, een voorbeeld bekijken waarbij de controle-qubit de status |0⟩ heeft en de doel-qubit de status |+⟩ heeft (superpositiestatus). Het toepassen van een CNOT-poort in dit scenario zou ertoe leiden dat de doelqubit ongewijzigd blijft, wat aantoont dat er geen verstrengeling heeft plaatsgevonden.
Hoewel de CNOT-poort een krachtig hulpmiddel is voor het verstrengelen van qubits, hangt het vermogen ervan om qubits te verstrengelen af van de status van de controle-qubit. Wanneer de controlequbit zich in een superpositietoestand bevindt, kan de CNOT-poort qubits verstrengelen; anders gedraagt het zich klassiek en creëert het geen verstrengeling.
Andere recente vragen en antwoorden over EITC/QI/QIF Quantum Informatie Fundamentals:
- Hoe werkt de kwantum-negatiepoort (kwantum NOT of Pauli-X-poort)?
- Waarom is de Hadamard-poort zelfomkeerbaar?
- Als je de eerste qubit van de Bell-status op een bepaalde basis meet en vervolgens de tweede qubit meet op een basis die over een bepaalde hoek theta is geroteerd, is de kans dat je een projectie op de overeenkomstige vector krijgt gelijk aan het kwadraat van de sinus van theta?
- Hoeveel bits klassieke informatie zouden nodig zijn om de toestand van een willekeurige qubit-superpositie te beschrijven?
- Hoeveel dimensies heeft een ruimte van 3 qubits?
- Zal de meting van een qubit zijn kwantumsuperpositie vernietigen?
- Kunnen kwantumpoorten meer inputs dan outputs hebben, net als klassieke poorten?
- Omvat de universele familie van kwantumpoorten de CNOT-poort en de Hadamard-poort?
- Wat is een dubbelspletenexperiment?
- Is het draaien van een polarisatiefilter gelijk aan het veranderen van de meetbasis voor fotonpolarisatie?
Bekijk meer vragen en antwoorden in EITC/QI/QIF Quantum Information Fundamentals