kvanttipiiri

Kvanttipiiri on malli kvanttihyödyntävästä laskennasta, jossa tieto esitetään qubiteina ja laskenta toteutetaan kvanttigoporteilla. Piiri koostuu qubiteista, porteista, jotka muokkaavat tilaa, sekä mittauksista, joilla osa qubiteista muutetaan klassisiksi bittitiedoiksi. Kvanttipiirin vahvuus perustuu kvanttifysiikan ilmiöihin, kuten superpositioon ja lomittumiseen, joiden ansiosta tietyt laskentatehtävät voidaan suorittaa erilaisella logiikalla kuin klassisessa maailmassa.

Perusosat ovat qubitit, kvanttigoportit ja mittaukset. Yleisimmät single-qubit-portit ovat Hadamard (H), Pauli-X, -Y ja -Z sekä vaiheportit kuten S ja T. Kaksibitiset portit, esimerkiksi CNOT tai Controlled-Z, mahdollistavat qubitien välisen lomittumisen. Nämä portit muodostavat universaalin porttijoukon, jolla voidaan toteuttaa minkä tahansa kvanttitoiminnon likimäärin.

Kvanttipiirejä käytetään kvanttialgoritmeihin, kuten Shorin algoritmiin, Groverin hakualgoritmiin sekä kvanttisimulointeihin ja optimointiin liittyviin tehtäviin. Piirin rakenne ja mittausten määrät vaikuttavat lopullisen tuloksen tarkkuuteen ja laskentaan kuluvaan aikaan.

Fyysiset toteutukset jakautuvat useisiin tekniikoihin, kuten superjohtuviin kubitteihin, trap-ioneihin perustuvaan teknologiaan sekä fotonisiin ratkaisuisiin. Kvanttipiirejä varten kehitetään myös virheenkorjausta ja virhetilan torjuntatekniikoita, jotta laskenta olisi luotettavampaa ja skaalautuvampaa.