Gerbang negasi kuantum, sering dilambangkan sebagai gerbang X dalam komputasi kuantum, adalah gerbang qubit tunggal mendasar yang memainkan peran penting dalam pemrosesan informasi kuantum. Memahami bagaimana gerbang X beroperasi pada keadaan superposisi qubit sangat penting dalam memahami dasar-dasar komputasi kuantum.
Dalam komputasi kuantum, qubit dapat berada dalam superposisi keadaan, mewakili kombinasi keadaan klasik 0 dan 1 secara bersamaan. Keadaan superposisi qubit biasanya direpresentasikan sebagai α|0⟩ + β|1⟩, dengan α dan β adalah amplitudo probabilitas dan |0⟩ dan |1⟩ adalah keadaan dasar. Ketika gerbang kuantum, seperti gerbang X, bekerja pada qubit dalam superposisi, ia mengubah keadaan qubit berdasarkan operasi yang ditentukan.
Gerbang X adalah gerbang Pauli-X yang melakukan operasi bit-flip pada keadaan qubit. Secara matematis, aksi gerbang X pada qubit dalam keadaan superposisi dapat direpresentasikan sebagai berikut:
X(α|0⟩ + β|1⟩) = α|1⟩ + β|0⟩
Transformasi ini menunjukkan bahwa gerbang X membalik amplitudo keadaan dasar |0⟩ dan |1⟩, secara efektif mengubah tanda superposisi qubit. Besaran amplitudo probabilitas α dan β tetap tidak berubah tetapi berpindah posisi, yang mengarah ke transformasi keadaan qubit.
Untuk mengilustrasikan konsep ini lebih jauh, pertimbangkan qubit yang awalnya berada dalam keadaan |ψ⟩ = 0.6|0⟩ + 0.8|1⟩. Menerapkan gerbang X ke qubit ini menghasilkan transformasi berikut:
X(|ψ⟩) = X(0.6|0⟩ + 0.8|1⟩) = 0.6|1⟩ + 0.8|0⟩
Oleh karena itu, penerapan gerbang X mengubah tanda superposisi qubit, menukar koefisien status basis |0⟩ dan |1⟩.
Gerbang negasi kuantum, yang diwakili oleh gerbang X, mengubah tanda superposisi qubit dengan membalik amplitudo probabilitas keadaan dasar |0⟩ dan |1⟩. Memahami efek gerbang kuantum pada status qubit sangat penting untuk merancang algoritma kuantum dan melakukan tugas pemrosesan informasi kuantum secara efektif.
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