Στους κβαντικούς υπολογιστές η πληροφορία βρίσκεται αποθηκευμένη σε κβαντικούς καταχωρητές ή σε qubits. Οι καταστάσεις των κβαντικών καταχωρητών και των qubits είναι διανύσματα στον χώρο Hilbert (όπως προαναφέρθηκε σε προηγούμενη σελίδα, ενός φανταστικού χώρου –μιγαδικών χαρακτηριστικών) . Κάθε κβαντικό κύκλωμα, είναι ουσιαστικά κβαντικοί υπολογισμοί και αποτελούνται από qubits, κβαντικούς καταχωρητές και κβαντικές πύλες.
ΚΒΑΝΤΙΚΕΣ ΠΥΛΕΣ :
Οι κβαντικές πύλες δεν είναι φυσικά συστήματα, αλλά αντιπροσωπεύουν μαθηματικές δράσεις που ασκούνται σε qubits ή σε κβαντικούς καταχωρητές. Σε αντίθεση με τους κλασσικούς υπολογιστές που αποτελούνται από κυκλώματα, ολοκληρωμένα και αγωγούς χάραξης πάνω στο τυπωμένο κύκλωμα για να διέρχεται το ηλεκτρικό ρεύμα μέσω του οποίου μεταφέρεται η πληροφορία την οποία οι λογικές ψηφιακές πύλες την μετατρέπουν μετά από ψηφιακή επεξεργασία από είσοδο σε έξοδο (με τον πίνακα αληθείας ή το αντίστοιχο λογικό κύκλωμα), στους κβαντικούς υπολογιστές η πληροφορία δε διέρχεται μέσα από τις κβαντικές πύλες αλλά βρίσκεται αποθηκευμένη σε qubits ή σε κβαντικούς καταχωρητές και παραμένει εκεί.
Οι κβαντικές πύλες είναι τελεστές (ορθομοναδιαίοι πίνακες) του χώρου Hilbert που δρουν σε qubits και σε κβαντικούς καταχωρητές αλλάζοντας την κατάστασή τους. Οι καταστάσεις των qubits και των κβαντικών καταχωρητών είναι διανύσματα στον χώρο Hilbert. Δηλαδή οι κβαντικές πύλες περιστρέφουν τα διανύσματα κατάστασης των qubits.
Βασικές κβαντικές πύλες είναι οι εξής:
Κβαντική πύλη αδράνειας
Κβαντική πύλη Hadamard
Κβαντική πύλη μετατόπισης φάσης
Κβαντική πύλη άρνησης
Κβαντική πύλη ελεγχόμενης άρνησης
Κβαντική πύλη ελεγχόμενης μετατόπισης φάσης
Κβαντική πύλη διπλά ελεγχόμενης άρνησης
Κβαντικές πύλες Pauli
Κβαντική πύλη εναλλαγής
Κβαντική πύλη ελεγχόμενης εναλλαγής
Στον επόμενο πίνακα απεικονίζονται οι βασικές κβαντικές πύλες, ο συμβολισμός τους και ο πίνακας που τις αποδίδει και μέσω του οποίου δρουν πάνω στις κβαντικές καταστάσεις των qubits.
Οι κβαντικές Πύλες που δρούν σε ένα Qubts είναι οι τέσσερις πρώτες, τις οποίες μπορείτε να τις δείτε αναλυτικά με το σχεδιαστικό συμβολισμό τους και τον πίνακα αληθείας τους πατώντας πάνω στο επόμενο σχήμα ή πατώντας ΕΔΩ:
ΚΒΑΝΤΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ :
Στα κβαντικά κυκλώματα δεν μεταφέρεται η κβαντική πληροφορία από μια κβαντική πύλη σε κάποια άλλη (όπως δηλαδή συμβαίνει στους κλασσικούς υπολογιστές). Στα κβαντικά κυκλώματα, προκειμένου να γίνουν οι κβαντικοί υπολογισμοί, η πληροφορία παραμένει στους κβαντικούς καταχωρητές και στα qubits.
Ο σχεδιασμός των κβαντικών κυκλωμάτων γίνεται με ορισμένους συμβολισμούς κβαντικών πυλών και δείχνει την σειρά με την οποία δρουν οι κβαντικές πύλες στις κβαντικές καταστάσεις. Επίσης στα κβαντικά κυκλώματα δεν έχουμε διακλαδώσεις και βρόγχους. Το αποτέλεσμα ενός κβαντικού υπολογισμού που προκύπτει από το υπό περίπτωση μελέτης κβαντικό κύκλωμα θα είναι η τελική κατάσταση του κβαντικού καταχωρητή. Στους κβαντικούς υπολογιστές δεν μπορούμε να αντιγράψουμε την κατάσταση ενός qubit, δηλαδή δεν έχει βρεθεί (ακόμα τουλάχιστον) μια πύλη που να αντιγράφει την κατάσταση του qubit.
Όλες οι κλασσικές λογικές πύλες μπορούν να υλοποιηθούν και με χρήση των κβαντικών λογικών πυλών. Η πύλη ΝΟΤ δεν χρειάζεται τίποτα περισσότερο από λίγο «χτύπημα», όπως δείχνει o συμβολισμός στο σχήμα: εάν το Α είναι 0, δίνει 1 και αντιστρόφως αν το Α είναι 1 δίνει 0. Με χρήση ατόμων, αυτό μπορεί να γίνει με την εφαρμογή ένας παλμού του οποίου η ενέργεια ισούται με τη διαφορά μεταξύ της αρχικής κατάστασης των ηλεκτρονίων του ατόμου, (που είναι η χαμηλότερη ενέργεια του επιπέδου, που φαίνεται ως ο εσωτερικός δακτύλιος) και της διεγερμένης, τελικής κατάστασης του (που εμφανίζεται ως εξωτερικός δακτύλιος). Χαρακτηριστικό είναι το επόμενο σχήμα.
Στο επόμενο σχήμα, απεικονίζεται ένα τυχαίο κβαντικό κύκλωμα που αποτελείται από κβαντικές πύλες συνδεδεμένες μεταξύ τους με ορθή διάταξη χωρίς ανάδραση και συνδέονται με κβαντικά σύρματα δηλαδή με αυτό που είναι ο δρόμος των qubit, τα οποία περιγράφουν τις κβαντικές καταστάσεις |q> των κβαντικών διανυσμάτων, στον χώρο του Hilbert.
1o ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ ΚΒΑΝΤΙΚΟΥ ΚΥΚΛΩΜΑΤΟΣ:
-Πατήστε πάνω στο επόμενο πλάσιο για την αναλυτική επίλυση του προβλήματος-
2o ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ ΚΒΑΝΤΙΚΟΥ ΚΥΚΛΩΜΑΤΟΣ:
-Πατήστε πάνω στο επόμενο πλάσιο για την αναλυτική επίλυση του προβλήματος που αφορά των υπολογιμό των κβαντικών διεμπλεκόμενων καταστάσεων BELL -
Επισημαίνεται πως επιτρέπεται μόνο η μη εμπορική αναπαραγωγή των κειμένων του ιστότοπου (που μεταφέρθηκαν από το "quantumcomputers-infotech.blogspot" και προδημοσιεύθηκαν το 2015), με βασική προϋπόθεση να υπάρχει ακριβή και σαφή αναφορά στην πηγή (link). Τα κείμενα του ιστότοπου (γενικά περιεχόμενα - σχήματα κ.τ.λ.) υπόκεινται σε πνευματική ιδιοκτησία σύμφωνα με τους κείμενους νόμους και δεν επιτρέπεται με καθ οποιοδήποτε τρόπο η οικειοποίηση τους. Copyright : Γ. Ασημάκης