Die kwantumnegeringshek, wat dikwels as die X-hek in kwantumrekenaars aangedui word, is 'n fundamentele enkel-kwbit-hek wat 'n deurslaggewende rol speel in die verwerking van kwantuminligting. Om te verstaan hoe die X-hek op 'n qubit se superposisie-toestand werk, is noodsaaklik om die basiese beginsels van kwantumberekening te begryp.
In kwantumberekening kan 'n kwbit in 'n superposisie van toestande bestaan, wat 'n kombinasie van beide klassieke 0- en 1-toestande gelyktydig verteenwoordig. Die superposisietoestand van 'n kwbit word tipies voorgestel as α|0⟩ + β|1⟩, waar α en β waarskynlikheidsamplitudes is en |0⟩ en |1⟩ die basistoestande is. Wanneer 'n kwantumhek, soos die X-hek, op 'n kwbit in superposisie inwerk, transformeer dit die toestand van die kwbit gebaseer op sy gedefinieerde werking.
Die X-hek is 'n Pauli-X-hek wat 'n bietjie-flip-bewerking op die qubit-toestand uitvoer. Wiskundig kan die aksie van die X-hek op 'n kwbit in die superposisietoestand soos volg voorgestel word:
X(α|0⟩ + β|1⟩) = α|1⟩ + β|0⟩
Hierdie transformasie dui aan dat die X-hek die amplitudes van die basistoestande |0⟩ en |1⟩ omdraai, wat effektief die teken van die kwbit se superposisie verander. Die waarskynlikheidsamplitudes α en β bly onveranderd in grootte, maar wissel posisies, wat lei tot 'n transformasie van die kwbit-toestand.
Om hierdie konsep verder te illustreer, oorweeg 'n kwbit aanvanklik in die toestand |ψ⟩ = 0.6|0⟩ + 0.8|1⟩. Die toepassing van die X-hek op hierdie kwbit lei tot die volgende transformasie:
X(|ψ⟩) = X(0.6|0⟩ + 0.8|1⟩) = 0.6|1⟩ + 0.8|0⟩
Daarom verander die toepassing van die X-hek die teken van die kwbit-superposisie, deur die koëffisiënte van die basistoestande |0⟩ en |1⟩ om te ruil.
Die kwantumnegeringshek, voorgestel deur die X-hek, verander die teken van 'n kwbit se superposisie deur die waarskynlikheidsamplitudes van die basistoestande |0⟩ en |1⟩ om te draai. Om die uitwerking van kwantumhekke op kwantum-toestande te verstaan, is noodsaaklik vir die ontwerp van kwantumalgoritmes en die doeltreffende uitvoering van kwantuminligtingverwerkingstake.
Ander onlangse vrae en antwoorde t.o.v EITC/QI/QIF Quantum Information Fundamentals:
- Hoe werk die kwantum-ontkenningshek (quantum NOT of Pauli-X-hek)?
- Hoekom is die Hadamard-hek self-omkeerbaar?
- As die 1ste kwbit van die Bell-toestand op 'n sekere basis meet en dan die 2de kwbit meet in 'n basis wat deur 'n sekere hoek theta geroteer word, is die waarskynlikheid dat jy projeksie na die ooreenstemmende vektor sal verkry gelyk aan die sinuskwadraat van theta?
- Hoeveel stukkies klassieke inligting sal nodig wees om die toestand van 'n arbitrêre kwbit-superposisie te beskryf?
- Hoeveel afmetings het 'n spasie van 3 qubits?
- Sal die meting van 'n qubit sy kwantum superposisie vernietig?
- Kan kwantumhekke meer insette as uitsette hê op soortgelyke wyse as klassieke hekke?
- Sluit die universele familie van kwantumhekke die CNOT-hek en die Hadamard-hek in?
- Wat is 'n dubbelspleet eksperiment?
- Is die rotasie van 'n polariserende filter gelykstaande aan die verandering van die fotonpolarisasiemetingsbasis?
Sien meer vrae en antwoorde in EITC/QI/QIF Quantum Information Fundamentals