kvantoperatsioonid

Kvantoperatsioonid, tuntud ka kui kvantväravad, on kvantcomputingu alusüksused. Need on kvanttsirkulatsioonide ehitusplokid, mis manipuleerivad kvantbitite ehk kubittide seisunditega. Erinevalt klassikalistest loogikaväravatest, mis töötavad deterministlikult, töötavad kvantväravad superpositsiooni ja põimumise põhimõtetega. See tähendab, et nad võivad töötada mitme olekuga korraga, mis annab kvantarvutitele potentsiaali lahendada teatud tüüpi probleeme palju kiiremini kui klassikalised arvutid.

Kvantväravad on tavaliselt esindatud unitaarsete maatriksitena. Unitaarsus tagab, et operatsioon on pöörduv, mis on kvantmehaanika fundamentaalne nõue. Kõige elementaarsemad kvantväravad on ühe kubitiga väravad, nagu Pauli-X, Pauli-Y ja Pauli-Z väravad, mis vastavad klassikalistele NOT-väravatele, kuid töötavad superpositsiooniliste olekutega. Samuti on olemas Hadamard (H) värav, mis loob superpositsiooni nullist ja ühest, ning faasiväravad (S ja T), mis muudavad kubiti faasi.

Kahe kubitiga väravad, nagu CNOT (Controlled-NOT) värav, on samuti kriitilise tähtsusega. CNOT-värav rakendab NOT-operatsiooni siht-kubitile ainult siis, kui juht-kubit on teatud olekus. See võimaldab luua põimumist kahe kubiti vahel, mis on oluline paljude kvantalgoritmide jaoks. Mitme kubitiga väravad on ehitatud nende elementaarväravate kombinatsioonidest, võimaldades keerukamaid kvantoperatsioone. Kvantoperatsioonide efektiivne rakendamine on otsustava tähtsusega kvantarvutite ehitamisel ja kvantalgoritmide arendamisel.