La porte Controlled-NOT (CNOT) est une porte quantique fondamentale à deux qubits qui joue un rôle crucial dans le traitement de l'information quantique. C’est essentiel pour l’intrication des qubits, mais cela ne conduit pas toujours à l’intrication des qubits. Pour comprendre cela, nous devons approfondir les principes de l’informatique quantique et le comportement des qubits sous différentes opérations.
En informatique quantique, les qubits peuvent exister dans des états de superposition, représentant simultanément 0 et 1. Lors de l'application de portes à qubit unique, telles que la porte Pauli-X ou la porte Hadamard, à un qubit dans un état de superposition, cela peut modifier les amplitudes de probabilité des états sans emmêler le qubit avec un autre. Cela signifie que les portes à qubit unique peuvent manipuler l’état d’un qubit sans créer d’intrication avec d’autres qubits.
D’autre part, la porte CNOT agit sur deux qubits, généralement appelés qubit de contrôle et qubit cible. La porte CNOT inverse l'état du qubit cible si et seulement si le qubit de contrôle est dans l'état |1⟩. Cette opération entraîne une intrication entre les deux qubits si le qubit de contrôle est dans un état de superposition. Lorsque le qubit de contrôle est dans une superposition de |0⟩ et |1⟩, l'état résultant après application de la porte CNOT est un état intriqué des deux qubits.
Cependant, si le qubit de contrôle est dans un état défini (soit |0⟩, soit |1⟩), la porte CNOT se comporte comme une porte XOR classique et n'emmêle pas les qubits. Dans ce cas, l’état de sortie peut être exprimé sous la forme d’un produit tensoriel des états de qubit individuels, indiquant qu’ils ne sont pas intriqués.
Pour illustrer ce concept, considérons un exemple où le qubit de contrôle est dans l'état |0⟩ et le qubit cible est dans l'état |+⟩ (état de superposition). L’application d’une porte CNOT dans ce scénario aurait pour conséquence que le qubit cible resterait inchangé, montrant qu’il n’y a pas eu d’intrication.
Bien que la porte CNOT soit un outil puissant pour intriguer les qubits, sa capacité à intriquer les qubits dépend de l’état du qubit de contrôle. Lorsque le qubit de contrôle est dans un état de superposition, la porte CNOT peut enchevêtrer les qubits ; sinon, il se comporte de manière classique et ne crée pas d’intrication.
D'autres questions et réponses récentes concernant Fondamentaux de l'information quantique EITC/QI/QIF:
- Comment fonctionne la porte de négation quantique (quantum NOT ou Pauli-X gate) ?
- Pourquoi le portail Hadamard est-il auto-réversible ?
- Si vous mesurez le 1er qubit de l'état de Bell dans une certaine base, puis mesurez le 2ème qubit dans une base tournée d'un certain angle thêta, la probabilité que vous obteniez une projection sur le vecteur correspondant est égale au carré du sinus de thêta ?
- Combien de bits d’informations classiques seraient nécessaires pour décrire l’état d’une superposition arbitraire de qubits ?
- Combien de dimensions possède un espace de 3 qubits ?
- La mesure d’un qubit va-t-elle détruire sa superposition quantique ?
- Les portes quantiques peuvent-elles avoir plus d’entrées que de sorties de la même manière que les portes classiques ?
- La famille universelle des portes quantiques comprend-elle la porte CNOT et la porte Hadamard ?
- Qu'est-ce qu'une expérience à double fente ?
- La rotation d'un filtre polarisant équivaut-elle à changer la base de mesure de la polarisation des photons ?