И еще плюс несколько часто используемых вариантов:
Как вы видите, если мы хотим узнать результат, то надо умножить квантовое состояние бита на матрицу преобразования. Кстати, квантовые вентили всегда являются обратимыми, в отличие от многих классических. Для одного кубита можно построить бесконечное количество вентилей, чего не скажешь про классические биты. Но сколько нам понадобится? Любая 2x2 матрица может быть разложена по системе матриц Паули. Так что достаточно будет самих матриц Паули:
Однокубитные квантовые гейты можно представить в виде матрицы 2x2, n кубитные в виде матрицы 2^n x 2^n. То есть матрица квантового NOT будет выглядеть как:
Как выглядит трехкубитное состояние, думаю, вы уже догадались. Выглядит ужасно, но так уж устроен мир.
А чистое двухкубитное квантовое состояние будет определяться суперпозицией двухкубитных базовых состояний:
Но все же некоторые вентили подобным образом записывать неудобно, ну бывает такое. Квантовому состоянию кубита |X> соотвествует столбец. То есть чистое однокубитное квантовое состояние будет выглядеть как:
NOT : |X> -> NOT : (a|0> + b|1>) -> a|1> + b|0>
Нас интересует первое, мы же ведь собрались строить квантовый компьютер. Для начала рассмотрим простейшую однокубитную операцию NOT.
2. Во время наблюдения.
1. Во время унитарной квантовой операции.
Квантовый кубит может поменять состояние в двух случаях:
Когда мы оперируем битами, пропускаем их через логические элементы, и вообще всячески издеваемся над ними, мы меняем их состояние.
Однокубитные вентили
Ладно, с кубитами пока закончим. Кому хочется еще -> Википедия.
Кубит или же квантовый бит наименьший элемент для хранения информации в квантовом компьютере. Чем он похож на бит? Он тоже может находиться в одном из базовых состояний, обозначаемые как |0> и |1>. В матричной механике вот такие скобочки называются бра и кет, соотвественно < | и | >, от слова «bracket». Но чаще всего он находится в состоянии суперпозиции, которую можно рассматривать как кота Шредингера. Если быть точнее, то квантовый бит всегда находится в состоянии |X> = a|0> + b|1>, где a и b комплексные числа, и |a|^2 + |b|^2 = 1. Когда мы хотим считать информацию с кубита, он сразу переходит в одно из базовых состояний. Вероятности получить 0 и 1 равны, соответственно, |a|^2 и |b|^2.
Обычный компьютер оперирует битами, а квантовый кубитами. Думаю, это уже народ знает точно. Но на всякий случай все же расскажу, что за зверь такой кубит.
«Надо это дело исправить», подумал я. Тем более, что эта тема довольно интересна.
Я уже очень давно читаю Хабрахабр и встретил очень мало статей, посвященных квантовым компьютерам. И ни одной про квантовые вычисления.
Квантовые вычисления. Начало
Квантовые вычисления. Начало / Хабрахабр
Комментариев нет:
Отправить комментарий