У царині квантових обчислень ворота Controlled-NOT (CNOT) відіграють ключову роль у заплутанні кубітів, які є фундаментальними одиницями квантової обробки інформації. Феномен заплутаності, знаменито описаний Шредінгером як «заплутаність — це властивість не однієї системи, а властивість взаємозв’язку між двома чи більше системами», є наріжним каменем квантової механіки та ключовим ресурсом для квантових обчислень.
Коли вентиль CNOT застосовується до кубітів, його дія залежить від стану контрольного кубіта. Якщо керуючий кубіт знаходиться в суперпозиції станів, вентиль CNOT працює на основі суперпозиції застосування та незастосування квантового заперечення до цільового кубіта. Ця суперпозиція операцій призводить до унікальної особливості квантового обчислення: потенціалу сплутування між кубітами.
Заплутування, спричинене ворітами CNOT, коли керуючий кубіт знаходиться в суперпозиції, виникає через природу заплутування самого воріт. У класичних обчисленнях операції є детермінованими і не виявляють характеристик суперпозиції та заплутаності квантових операцій. Однак у квантових обчисленнях імовірнісний характер суперпозиції дозволяє створювати заплутані стани, які не мають класичного аналога.
Щоб проілюструвати цю концепцію, давайте розглянемо простий приклад із двома кубітами, кубітом A (контрольний кубіт) і кубітом B (цільовий кубіт). Спочатку кубіт A знаходиться в суперпозиції станів |0⟩ і |1⟩, тоді як кубіт B перебуває в стані |0⟩. Коли ворота CNOT застосовуються з кубітом A як контрольним кубітом і кубітом B як цільовим кубітом, отриманий заплутаний стан є суперпозицією обох кубітів, які перебувають у станах |00⟩ та |11⟩. Цей заплутаний стан не можна виразити як продукт окремих станів кубіта, що підкреслює унікальну природу заплутаності в квантових системах.
Застосування воріт CNOT з контрольним кубітом у суперпозиції справді може ввести заплутаність між кубітами, демонструючи відмінні можливості квантового обчислення у використанні суперпозиції та заплутування для завдань обробки інформації.
Інші останні запитання та відповіді щодо Висновки з оборотних обчислень:
- Чи суперечить копіювання бітів C(x) теоремі про відсутність клонування?
- Яке значення має теорема про те, що будь-яку класичну схему можна перетворити на відповідну квантову?
- Яким чином можна зберегти бажаний вихід, усунувши сміття в оборотній схемі?
- Яка мета застосування інверсної схеми в оборотних обчисленнях?
- Чому викидання непотрібних кубітів не є життєздатним вирішенням проблеми?
- Як присутність сміттєвих кубітів у квантових обчисленнях запобігає квантовим перешкодам?