Στη σφαίρα του κβαντικού υπολογισμού, η πύλη Controlled-NOT (CNOT) παίζει κεντρικό ρόλο στην εμπλοκή των qubits, τα οποία είναι οι θεμελιώδεις μονάδες της κβαντικής επεξεργασίας πληροφοριών. Το φαινόμενο της εμπλοκής, που περιγράφεται περίφημα από τον Schrödinger ως «η εμπλοκή δεν είναι ιδιότητα ενός συστήματος, αλλά μια ιδιότητα της σχέσης μεταξύ δύο ή περισσότερων συστημάτων», είναι ο ακρογωνιαίος λίθος της κβαντικής μηχανικής και μια βασική πηγή για τον κβαντικό υπολογισμό.
Όταν μια πύλη CNOT εφαρμόζεται σε qubits, η δράση της εξαρτάται από την κατάσταση του qubit ελέγχου. Εάν το qubit ελέγχου βρίσκεται σε μια υπέρθεση καταστάσεων, η πύλη CNOT λειτουργεί σε μια υπέρθεση εφαρμογής και όχι μιας κβαντικής άρνησης στο qubit στόχου. Αυτή η υπέρθεση πράξεων οδηγεί σε ένα μοναδικό χαρακτηριστικό του κβαντικού υπολογισμού: τη δυνατότητα εμπλοκής μεταξύ των qubits.
Η εμπλοκή που προκαλείται από την πύλη CNOT όταν το qubit ελέγχου βρίσκεται σε μια υπέρθεση προκύπτει από τη φύση εμπλοκής της ίδιας της πύλης. Στον κλασικό υπολογισμό, οι πράξεις είναι ντετερμινιστικές και δεν παρουσιάζουν τα χαρακτηριστικά υπέρθεσης και εμπλοκής των κβαντικών πράξεων. Ωστόσο, στον κβαντικό υπολογισμό, η πιθανολογική φύση της υπέρθεσης επιτρέπει τη δημιουργία μπερδεμένων καταστάσεων που δεν έχουν κλασικό ανάλογο.
Για να επεξηγήσουμε αυτήν την έννοια, ας εξετάσουμε ένα απλό παράδειγμα που περιλαμβάνει δύο qubits, το qubit A (qubit ελέγχου) και το qubit B (qubit στόχο). Αρχικά, το qubit A βρίσκεται σε μια υπέρθεση καταστάσεων |0⟩ και |1⟩, ενώ το qubit B βρίσκεται σε κατάσταση |0⟩. Όταν εφαρμόζεται μια πύλη CNOT με το qubit A ως qubit ελέγχου και το qubit B ως το qubit στόχο, η προκύπτουσα κατάσταση εμπλοκής είναι μια υπέρθεση και των δύο qubits που βρίσκονται σε καταστάσεις |00⟩ και |11⟩. Αυτή η εμπλεκόμενη κατάσταση δεν μπορεί να εκφραστεί ως προϊόν μεμονωμένων καταστάσεων qubit, υπογραμμίζοντας τη μοναδική φύση της εμπλοκής στα κβαντικά συστήματα.
Η εφαρμογή μιας πύλης CNOT με ένα qubit ελέγχου σε μια υπέρθεση μπορεί πράγματι να εισαγάγει εμπλοκή μεταξύ qubits, επιδεικνύοντας τις χαρακτηριστικές δυνατότητες του κβαντικού υπολογισμού στη μόχλευση της υπέρθεσης και της εμπλοκής για εργασίες επεξεργασίας πληροφοριών.
Άλλες πρόσφατες ερωτήσεις και απαντήσεις σχετικά με Συμπεράσματα από αναστρέψιμο υπολογισμό:
- Είναι η αντιγραφή των bit C(x) σε αντίθεση με το θεώρημα της μη κλωνοποίησης;
- Ποια είναι η σημασία του θεωρήματος ότι οποιοδήποτε κλασικό κύκλωμα μπορεί να μετατραπεί σε αντίστοιχο κβαντικό κύκλωμα;
- Πώς μπορεί να διατηρηθεί η επιθυμητή έξοδος ενώ εξαλείφονται τα ανεπιθύμητα σε ένα αναστρέψιμο κύκλωμα;
- Ποιος είναι ο σκοπός της εφαρμογής του αντίστροφου κυκλώματος στον αναστρέψιμο υπολογισμό;
- Γιατί η απόρριψη των ανεπιθύμητων qubits δεν είναι βιώσιμη λύση στο πρόβλημα;
- Πώς η παρουσία ανεπιθύμητων qubits στον κβαντικό υπολογισμό αποτρέπει τις κβαντικές παρεμβολές;