kaksikubitportit

Kaksikubitportit ovat kvanttitietokoneiden käyttämä termi viittaamaan kahdella kubitilla samanaikaisesti operoiviin logiikkaportteihin. Niiden vaikutus riippuu kummankin kubitin tilasta, ja ne voivat luoda tai muuttaa kubittien välistä tilaa entanglementin avulla. Kaksikubitportit muodostavat keskeisen osan kvanttilaskennan perussetistä ja mahdollistavat monimutkaisempien operaatioiden suorittamisen yksittäisillä kubiteilla tehtyjen portaiden lisäksi.

Tunnetuimpia esimerkkejä ovat CNOT-portti (Controlled-NOT) sekä CZ-portti (Controlled-Z). Lisäksi on olemassa iSWAP-tyyppisiä porteja sekä niiden variantteja, kuten sqrt(iSWAP). Nämä portit voivat olla entangling-portteja, joiden avulla kahdesta kubitista voidaan luoda ei-erillisiä tiloja.

Kvanttiteorian mukaan riittävä universaali porttijoukko muodostuu yhdistämällä yksikubittigat portit ja vähintään yksi kaksikubitportti, joka kykenee luomaan entanglementin. Tällainen joukko mahdollistaa minkä tahansa monikubitti-unitarin toteuttamisen, ja siksi kaksikubitportit ovat olennaisia kvanttiohjelmoinnissa.

Kaksikubitporttien toteutus vaihtelee teknologian mukaan. Esimerkiksi supersäieteisissä kubiteissa porttien toteutus perustuu kontrolloituihin vuorovaikutuksiin, kun taas vangituissa ioneissa portaatti syntyy yhteisestä tilasta ja vibraatioista. Toteutuksen yksityiskohdat vaikuttavat portaattien nopeuteen, tarkkuuteen ja luotettavuuteen.

Haasteita ovat virheiden hallinta, tarkka kalibrointi ja cross-talkin minimointi sekä decoherencein hallinta. Näiden kehitystyö jatkuu, jotta kaksikubitportit tukisivat skaalautuvia, luotettavia kvanttilaskentoja.

Lisätietoja: kvanttitietokoneet, kvanttigateet ja universaali laskenta.