解释一下量子门操作的基本原理,常见的量子门有哪些?
量子门操作的基本原理是基于量子力学的态叠加和幺正变换特性。量子比特可以处于多种状态的叠加态,量子门通过对这些叠加态进行幺正变换来实现对量子比特的操作,且这种变换是可逆的,不会改变量子态的总概率。常见的量子门有:
单量子比特门:
Pauli-X门:类似于经典的非门,作用是将基态|0⟩和|1⟩进行互换。
Pauli-Y门:会使量子比特在布洛赫球上绕Y轴旋转π角度,改变量子态的相位。
Pauli-Z门:绕Z轴旋转π角度,主要影响量子态的相位信息。
Hadamard门(H门):能将基态|0⟩变换为(|0⟩+|1⟩)/√2的叠加态,|1⟩变换为(|0⟩-|1⟩)/√2,常用于制备叠加态。
多量子比特门:
CNOT门(受控非门):由一个控制比特和一个目标比特组成,当控制比特为|1⟩时,目标比特进行非门操作;控制比特为|0⟩时,目标比特保持不变。
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