Квантын мэдээллийн хүрээнд квант мэдээллийн үндсэн нэгж болох кубит нь хувьслын явцад төлөвийн эргэлтэнд ордог гэж үнэхээр ойлгож болно. Энэ ойлголт нь нэг удаад хоёр төлөвийн аль нэгэнд (0 эсвэл 1) байж болох сонгодог битүүдээс ялгаатай нь тэдгээрийг сонгодог төлөвүүдийн суперпозицияд байлгах боломжийг олгодог квант механик шинж чанаруудаас үүдэлтэй. Кубитийн төлөв байдлын хувьсал нь сонгодог логик хаалгатай адил боловч квант төлөвт ажилладаг квант хаалгаар удирддаг. Эдгээр хаалганууд нь кубитийн төлөвийг удирдаж, Bloch бөмбөрцөг гэгддэг нарийн төвөгтэй вектор орон зайд төлөвийн эргэлтэд хүргэдэг.
Кубитийн төлөвийг үндсэн төлөвүүдийн шугаман хослолоор төлөөлж болно, уламжлалт байдлаар |0⟩ ба |1⟩ гэж тэмдэглэнэ. Блочийн бөмбөрцөг дүрслэлд кубитын аливаа цэвэр төлөвийг бөмбөрцгийн гадаргуу дээрх цэг болгон дүрсэлж болох ба туйлууд нь |0⟩ ба |1⟩ суурь төлөвтэй тохирч байна. Кубитийн хувьсал нь түүний төлөвийг өөрчлөхийн тулд нэгдмэл матрицаар дүрслэгдсэн квант үйлдлүүдийг ашигладаг. Эдгээр үйлдлүүд нь |0⟩ болон |1⟩ төлөвт кубитийг хэмжих магадлалыг өөрчилдөг Блокийн бөмбөрцөгт эргэлтийг өдөөдөг.
Хамгийн үндсэн квант хаалгануудын нэг бол Паули-Х хаалга бөгөөд энэ нь сонгодог NOT gate-тай дүйцэхүйц юм. Кубитт анх |0⟩ төлөвт хэрэглэх үед Паули-X хаалга нь кубитийн төлөвийг |1⟩ болгож эргүүлдэг. Энэхүү эргэлтийг Блох бөмбөрцгийн экватор дээрх кубитийн төлөвийн тусгал гэж харж болно. Үүний нэгэн адил, Хадамард хаалгыг кубитийн төлөвийг Блохын бөмбөрцгийн экватор дээрх |0⟩ ба |1⟩ туйлуудаас ижил зайтай байрлалд эргүүлэх замаар суперпозиция төлөвийг бий болгоход ашиглаж болно.
Түүнчлэн, төлөвийн эргэлтийн тухай ойлголт нь квант алгоритм болон квант тооцооллыг ойлгоход маш чухал юм. Квантын алгоритмууд нь квант хаалганы эргэлтээр дамжуулан кубит төлөвийг удирдах чадварыг ашиглаж, квант хурдыг дэмждэг параллелизм ба хөндлөнгийн нөлөөллийг идэвхжүүлдэг. Жишээлбэл, Шорын бүхэл тоог үржүүлэх алгоритмд квант Фурье хувиргах хаалга нь нийлмэл тооны анхны хүчин зүйлийг үр ашигтай олохын тулд кубит төлөвүүд дээр эргэлт хийж, квант мэдээлэл боловсруулахад төлөвийн эргэлтийн хүчийг харуулдаг.
Кубитийн хувьслыг Блохын бөмбөрцөг дүрслэл доторх төлөвийн эргэлтүүд гэж зүй ёсоор тодорхойлж болох бөгөөд энэ нь кубитийн төлөвийг нэгдмэл байдлаар удирддаг квант хаалганы тусламжтайгаар хөнгөвчилдөг. Кубитийн хувьслыг төлөвийн эргэлтийн хувьд ойлгох нь квант мэдээллийн онол ба квант тооцооллын зарчмуудыг ойлгох үндэс суурь болно.
Сүүлийн үеийн бусад асуулт, хариулт EITC/QI/QIF квант мэдээллийн үндэс:
- Квант үгүйсгэх хаалга (квант БИШ эсвэл Паули-Х хаалга) хэрхэн ажилладаг вэ?
- Хадамард хаалга яагаад өөрөө эргэх боломжтой вэ?
- Хэрэв Bell төлөвийн 1-р кубитийг тодорхой үндэслэлээр хэмжиж, дараа нь 2-р кубитийг тета өнцгөөр эргүүлсэн суурь дээр хэмжвэл харгалзах вектор руу проекцийг олж авах магадлал тетагийн синусын квадраттай тэнцүү байна уу?
- Дурын кубит суперпозицияны төлөвийг дүрслэхийн тулд хэдэн бит сонгодог мэдээлэл шаардлагатай вэ?
- 3 кубит зайтай хэдэн хэмжээст вэ?
- Кубитийн хэмжилт нь түүний квант суперпозицияг устгах уу?
- Квантын хаалга нь сонгодог хаалгатай адил гаралтаас илүү их оролттой байж чадах уу?
- Квантын хаалганы бүх нийтийн гэр бүлд CNOT хаалга, Хадамард хаалга багтдаг уу?
- Давхар ангархай туршилт гэж юу вэ?
- Туйлшруулагч шүүлтүүрийг эргүүлэх нь фотоны туйлшралын хэмжилтийн суурийг өөрчлөхтэй тэнцэх үү?
Бусад асуулт, хариултыг EITC/QI/QIF Quantum Information Fundamentals хэсгээс үзнэ үү
Илүү олон асуулт, хариулт:
- Талбар: Квантын мэдээлэл
- хөтөлбөр: EITC/QI/QIF квант мэдээллийн үндэс (гэрчилгээжүүлэх хөтөлбөрт очно уу)
- Хичээл: Квант мэдээллийн танилцуулга (холбогдох хичээл рүүгээ яв)
- сэдэв: Кубит (холбогдох сэдэв рүү оч)