კვანტური უარყოფის კარიბჭე, რომელიც ხშირად აღინიშნება როგორც X კარიბჭე კვანტურ გამოთვლებში, არის ფუნდამენტური ერთკუბიტიანი კარიბჭე, რომელიც გადამწყვეტ როლს ასრულებს კვანტური ინფორმაციის დამუშავებაში. იმის გაგება, თუ როგორ მუშაობს X კარიბჭე კუბიტის სუპერპოზიციის მდგომარეობაში, აუცილებელია კვანტური გამოთვლის საფუძვლების გასაგებად.
კვანტურ გამოთვლებში, კუბიტი შეიძლება არსებობდეს მდგომარეობების სუპერპოზიციაში, რომელიც წარმოადგენს ერთდროულად კლასიკური 0 და 1 მდგომარეობის კომბინაციას. კუბიტის სუპერპოზიციის მდგომარეობა ჩვეულებრივ წარმოდგენილია როგორც α|0⟩ + β|1⟩, სადაც α და β არის ალბათობის ამპლიტუდები და |0⟩ და |1⟩ არის საბაზისო მდგომარეობები. როდესაც კვანტური კარიბჭე, როგორიცაა X კარიბჭე, მოქმედებს კუბიტზე სუპერპოზიციაში, ის გარდაქმნის კუბიტის მდგომარეობას მისი განსაზღვრული მოქმედების საფუძველზე.
X კარიბჭე არის პაული-X კარიბჭე, რომელიც ასრულებს ბიტის გადაბრუნების ოპერაციას კუბიტის მდგომარეობაში. მათემატიკურად, X კარიბჭის მოქმედება კუბიტზე სუპერპოზიციის მდგომარეობაში შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგნაირად:
X(a|0⟩ + β|1⟩) = α|1⟩ + β|0⟩
ეს ტრანსფორმაცია მიუთითებს, რომ X კარიბჭე აბრუნებს საბაზისო მდგომარეობების |0⟩ და |1⟩ ამპლიტუდას, რაც ეფექტურად ცვლის კუბიტის სუპერპოზიციის ნიშანს. ალბათობის ამპლიტუდები α და β უცვლელი რჩება სიდიდეში, მაგრამ ცვლის პოზიციებს, რაც იწვევს კუბიტის მდგომარეობის ტრანსფორმაციას.
ამ კონცეფციის შემდგომი საილუსტრაციოდ, განიხილეთ კუბიტი თავდაპირველად მდგომარეობაში |ψ⟩ = 0.6|0⟩ + 0.8|1⟩. ამ კუბიტზე X კარიბჭის გამოყენება იწვევს შემდეგ ტრანსფორმაციას:
X(|ψ⟩) = X(0.6|0⟩ + 0.8|1⟩) = 0.6|1⟩ + 0.8|0⟩
ამიტომ, X კარიბჭის გამოყენება ცვლის კუბიტის სუპერპოზიციის ნიშანს, ცვლის საბაზისო მდგომარეობების კოეფიციენტებს |0⟩ და |1⟩.
კვანტური უარყოფის კარიბჭე, რომელიც წარმოდგენილია X კარიბჭით, ცვლის კუბიტის სუპერპოზიციის ნიშანს საბაზისო მდგომარეობების |0⟩ და |1⟩ ალბათობის ამპლიტუდების გადაბრუნებით. კვანტური კარიბჭის ეფექტების გაგება კუბიტის მდგომარეობებზე აუცილებელია კვანტური ალგორითმების შესაქმნელად და კვანტური ინფორმაციის დამუშავების ამოცანების ეფექტურად შესასრულებლად.
სხვა ბოლოდროინდელი კითხვები და პასუხები EITC/QI/QIF კვანტური ინფორმაციის საფუძვლები:
- როგორ მუშაობს კვანტური უარყოფის კარიბჭე (quantum NOT ან Pauli-X კარიბჭე)?
- რატომ არის ჰადამარდის კარიბჭე თვითშექცევად?
- თუ ბელის მდგომარეობის 1-ლი კუბიტი გავზომოთ გარკვეულ საფუძველზე და შემდეგ გავზომოთ მე-2 კუბიტი გარკვეული კუთხით თეტა ბრუნვით, ალბათობა იმისა, რომ მიიღებთ პროექციას შესაბამის ვექტორთან, ტოლია თეტას სინუს კვადრატის?
- რამდენი ბიტი კლასიკური ინფორმაცია იქნება საჭირო თვითნებური კუბიტის სუპერპოზიციის მდგომარეობის აღსაწერად?
- რამდენი განზომილება აქვს 3 კუბიტის სივრცეს?
- გაანადგურებს თუ არა კუბიტის გაზომვა მის კვანტურ სუპერპოზიციას?
- შეიძლება თუ არა კვანტურ კარიბჭეებს ჰქონდეთ მეტი შეყვანა, ვიდრე გამომავალი, ისევე როგორც კლასიკური კარიბჭეები?
- მოიცავს თუ არა კვანტური კარიბჭეების უნივერსალური ოჯახი CNOT კარიბჭეს და ჰადამარდის კარიბჭეს?
- რა არის ორმაგი ჭრილის ექსპერიმენტი?
- არის თუ არა პოლარიზებული ფილტრის ბრუნვა ფოტონის პოლარიზაციის გაზომვის საფუძვლის შეცვლას?
იხილეთ მეტი კითხვა და პასუხი EITC/QI/QIF Quantum Information Fundamentals-ში