在量子計算領域,受控非(CNOT)閘在糾纏量子位元方面發揮關鍵作用,量子位元是量子資訊處理的基本單位。薛丁格將糾纏現象描述為“糾纏不是一個系統的屬性,而是兩個或多個系統之間關係的屬性”,它是量子力學的基石,也是量子計算的關鍵資源。
當 CNOT 閘應用於量子位元時,其動作取決於控制量子位元的狀態。如果控制量子位元處於狀態疊加,則 CNOT 閘對目標量子位元應用和不應用量子負的疊加進行操作。這種運算的疊加導致了量子計算的一個獨特特徵:量子位元之間存在糾纏的可能性。
當控制量子位元處於疊加狀態時,CNOT 閘引發的糾纏源自於閘本身的糾纏性質。在經典計算中,運算是確定性的,不表現出量子運算的疊加和糾纏特徵。然而,在量子計算中,疊加的機率性質允許創建沒有經典類似物的糾纏態。
為了說明這個概念,讓我們考慮一個涉及兩個量子位元的簡單範例,即量子位元 A(控制量子位元)和量子位元 B(目標量子位元)。最初,量子位元 A 處於狀態 |0⟩ 和 |1⟩ 的疊加,而量子位元 B 處於狀態 |0⟩。當 CNOT 閘應用量子位元 A 作為控制量子位元和量子位元 B 作為目標量子位元時,產生的糾纏態是兩個量子位元處於狀態 |00⟩ 和 |11⟩ 的疊加。這種糾纏態不能表示為單一量子位態的產物,凸顯了量子系統中糾纏的獨特性質。
在疊加中應用具有控制量子位元的 CNOT 閘確實可以在量子位元之間引入糾纏,展示了量子計算在利用疊加和糾纏進行資訊處理任務方面的獨特能力。
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