Gerbang Controlled-NOT (CNOT) adalah gerbang kuantum dua qubit mendasar yang memainkan peran penting dalam pemrosesan informasi kuantum. Hal ini penting untuk menjerat qubit, tetapi tidak selalu menyebabkan keterjeratan qubit. Untuk memahami hal ini, kita perlu mempelajari prinsip-prinsip komputasi kuantum dan perilaku qubit dalam berbagai operasi.
Dalam komputasi kuantum, qubit dapat berada dalam keadaan superposisi, mewakili 0 dan 1 secara bersamaan. Saat menerapkan gerbang qubit tunggal, seperti gerbang Pauli-X atau gerbang Hadamard, ke qubit dalam keadaan superposisi, hal ini dapat mengubah amplitudo probabilitas keadaan tersebut tanpa melibatkan qubit tersebut dengan qubit lainnya. Artinya gerbang qubit tunggal dapat memanipulasi keadaan qubit tanpa menimbulkan keterikatan dengan qubit lain.
Di sisi lain, gerbang CNOT bekerja pada dua qubit, biasanya disebut sebagai qubit kontrol dan qubit target. Gerbang CNOT membalikkan keadaan qubit target jika dan hanya jika qubit kontrol berada dalam keadaan |1⟩. Operasi ini menghasilkan keterikatan antara dua qubit jika qubit kontrol berada dalam keadaan superposisi. Ketika qubit kontrol berada dalam superposisi |0⟩ dan |1⟩, keadaan yang dihasilkan setelah menerapkan gerbang CNOT adalah keadaan terjerat dari dua qubit.
Namun, jika qubit kontrol berada dalam keadaan tertentu (|0⟩ atau |1⟩), gerbang CNOT berperilaku seperti gerbang XOR klasik, dan tidak menjerat qubit. Dalam hal ini, status keluaran dapat dinyatakan sebagai produk tensor dari masing-masing status qubit, yang menunjukkan bahwa status tersebut tidak terjerat.
Untuk mengilustrasikan konsep ini, mari kita perhatikan contoh di mana qubit kontrol berada dalam keadaan |0⟩ dan qubit target berada dalam keadaan |+⟩ (keadaan superposisi). Menerapkan gerbang CNOT dalam skenario ini akan mengakibatkan qubit target tetap tidak berubah, menunjukkan bahwa keterjeratan tidak terjadi.
Meskipun gerbang CNOT adalah alat yang ampuh untuk menjerat qubit, kemampuannya untuk menjerat qubit bergantung pada status qubit kontrol. Ketika qubit kontrol berada dalam keadaan superposisi, gerbang CNOT dapat menjerat qubit; jika tidak, ia berperilaku klasik dan tidak menimbulkan keterikatan.
Pertanyaan dan jawaban terbaru lainnya tentang Dasar-dasar Informasi Kuantum EITC/QI/QIF:
- Bagaimana gerbang negasi kuantum (gerbang kuantum NOT atau Pauli-X) beroperasi?
- Mengapa gerbang Hadamard dapat dibalik sendiri?
- Jika mengukur qubit ke-1 dari keadaan Lonceng pada basis tertentu dan kemudian mengukur qubit ke-2 pada basis yang diputar dengan sudut theta tertentu, peluang memperoleh proyeksi ke vektor yang bersesuaian sama dengan kuadrat sinus theta?
- Berapa banyak bit informasi klasik yang diperlukan untuk menggambarkan keadaan superposisi qubit sembarang?
- Berapa banyak dimensi yang memiliki ruang 3 qubit?
- Akankah pengukuran qubit menghancurkan superposisi kuantumnya?
- Bisakah gerbang kuantum memiliki lebih banyak masukan daripada keluaran seperti gerbang klasik?
- Apakah keluarga gerbang kuantum universal mencakup gerbang CNOT dan gerbang Hadamard?
- Apa yang dimaksud dengan eksperimen celah ganda?
- Apakah memutar filter polarisasi setara dengan mengubah dasar pengukuran polarisasi foton?
Lihat lebih banyak pertanyaan dan jawaban di EITC/QI/QIF Quantum Information Fundamentals