Cổng Controlled-NOT (CNOT) là cổng lượng tử hai qubit cơ bản, đóng vai trò quan trọng trong xử lý thông tin lượng tử. Nó rất cần thiết cho việc vướng víu các qubit, nhưng không phải lúc nào nó cũng dẫn đến sự vướng víu của qubit. Để hiểu điều này, chúng ta cần đi sâu vào các nguyên tắc tính toán lượng tử và hoạt động của qubit trong các hoạt động khác nhau.
Trong điện toán lượng tử, qubit có thể tồn tại ở trạng thái chồng chất, biểu thị đồng thời cả 0 và 1. Khi áp dụng các cổng qubit đơn, chẳng hạn như cổng Pauli-X hoặc cổng Hadamard, cho một qubit ở trạng thái chồng chất, nó có thể thay đổi biên độ xác suất của các trạng thái mà không làm vướng qubit với một trạng thái khác. Điều này có nghĩa là các cổng qubit đơn có thể điều khiển trạng thái của một qubit mà không tạo ra sự vướng víu với các qubit khác.
Mặt khác, cổng CNOT hoạt động trên hai qubit, thường được gọi là qubit điều khiển và qubit mục tiêu. Cổng CNOT lật trạng thái của qubit mục tiêu khi và chỉ khi qubit điều khiển ở trạng thái |1⟩. Hoạt động này dẫn đến sự vướng víu giữa hai qubit nếu qubit điều khiển ở trạng thái chồng chất. Khi qubit điều khiển ở trạng thái chồng chất |0⟩ và |1⟩, trạng thái thu được sau khi áp dụng cổng CNOT là trạng thái vướng víu của hai qubit.
Tuy nhiên, nếu qubit điều khiển ở trạng thái xác định (|0⟩ hoặc |1⟩), thì cổng CNOT hoạt động giống như cổng XOR cổ điển và nó không làm vướng víu các qubit. Trong trường hợp này, trạng thái đầu ra có thể được biểu thị dưới dạng tích tensor của các trạng thái qubit riêng lẻ, cho thấy rằng chúng không bị vướng víu.
Để minh họa khái niệm này, hãy xem xét một ví dụ trong đó qubit điều khiển ở trạng thái |0⟩ và qubit mục tiêu ở trạng thái |+⟩ (trạng thái chồng chất). Việc áp dụng cổng CNOT trong kịch bản này sẽ dẫn đến qubit mục tiêu không thay đổi, cho thấy sự vướng víu đã không xảy ra.
Mặc dù cổng CNOT là một công cụ mạnh mẽ để vướng víu qubit nhưng khả năng vướng víu qubit của nó phụ thuộc vào trạng thái của qubit điều khiển. Khi qubit điều khiển ở trạng thái chồng chất, cổng CNOT có thể làm vướng víu các qubit; mặt khác, nó hoạt động theo kiểu cổ điển và không tạo ra sự vướng víu.
Các câu hỏi và câu trả lời gần đây khác liên quan đến Các nguyên tắc cơ bản về thông tin lượng tử EITC/QI/QIF:
- Cổng phủ định lượng tử (cổng NOT hoặc cổng Pauli-X) hoạt động như thế nào?
- Tại sao cổng Hadamard có thể tự đảo ngược?
- Nếu đo qubit thứ 1 của trạng thái Bell theo một cơ sở nhất định và sau đó đo qubit thứ 2 trong một cơ sở được quay theo một góc theta nhất định, thì xác suất bạn sẽ thu được hình chiếu lên vectơ tương ứng bằng bình phương sin theta?
- Cần bao nhiêu bit thông tin cổ điển để mô tả trạng thái chồng chất qubit tùy ý?
- Có bao nhiêu chiều có không gian 3 qubit?
- Liệu phép đo qubit có phá hủy sự chồng chất lượng tử của nó không?
- Cổng lượng tử có thể có nhiều đầu vào hơn đầu ra tương tự như cổng cổ điển không?
- Họ cổng lượng tử phổ quát có bao gồm cổng CNOT và cổng Hadamard không?
- Thí nghiệm hai khe là gì?
- Việc quay bộ lọc phân cực có tương đương với việc thay đổi cơ sở đo độ phân cực của photon không?
Xem thêm câu hỏi và câu trả lời trong Nguyên tắc cơ bản về thông tin lượng tử EITC/QI/QIF
Thêm câu hỏi và câu trả lời:
- Cánh đồng: Thông tin lượng tử
- chương trình: Các nguyên tắc cơ bản về thông tin lượng tử EITC/QI/QIF (đi đến chương trình chứng nhận)
- Bài học: Xử lý thông tin lượng tử (đến bài học liên quan)
- Chủ đề: Cổng qubit đơn (đi đến chủ đề liên quan)