Dans le domaine du calcul quantique, la porte Controlled-NOT (CNOT) joue un rôle central dans l’intrication des qubits, qui sont les unités fondamentales du traitement de l’information quantique. Le phénomène d'intrication, décrit par Schrödinger comme « l'intrication n'est pas une propriété d'un système mais une propriété de la relation entre deux ou plusieurs systèmes », est la pierre angulaire de la mécanique quantique et une ressource clé pour le calcul quantique.
Lorsqu’une porte CNOT est appliquée aux qubits, son action dépend de l’état du qubit de contrôle. Si le qubit de contrôle est dans une superposition d'états, la porte CNOT fonctionne sur une superposition d'application et de non-application d'une négation quantique au qubit cible. Cette superposition d’opérations conduit à une caractéristique unique du calcul quantique : le potentiel d’intrication entre qubits.
L'intrication induite par la porte CNOT lorsque le qubit de contrôle est en superposition provient de la nature intriquante de la porte elle-même. Dans le calcul classique, les opérations sont déterministes et ne présentent pas les caractéristiques de superposition et d’intrication des opérations quantiques. Cependant, en informatique quantique, la nature probabiliste de la superposition permet la création d’états intriqués qui n’ont pas d’analogue classique.
Pour illustrer ce concept, considérons un exemple simple impliquant deux qubits, le qubit A (qubit de contrôle) et le qubit B (qubit cible). Initialement, le qubit A est dans une superposition d'états |0⟩ et |1⟩, tandis que le qubit B est dans l'état |0⟩. Lorsqu'une porte CNOT est appliquée avec le qubit A comme qubit de contrôle et le qubit B comme qubit cible, l'état intriqué résultant est une superposition des deux qubits étant dans les états |00⟩ et |11⟩. Cet état intriqué ne peut pas être exprimé comme le produit d’états de qubits individuels, ce qui souligne la nature unique de l’intrication dans les systèmes quantiques.
L'application d'une porte CNOT avec un qubit de contrôle dans une superposition peut en effet introduire une intrication entre qubits, mettant en valeur les capacités distinctives du calcul quantique à exploiter la superposition et l'intrication pour les tâches de traitement de l'information.
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