Prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadh

Prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadh
“SĂ­lim gur fĂ©idir liom a rĂĄ go sĂĄbhĂĄilte nach dtuigeann duine ar bith meicnic chandamach.” - Richard Feynman

Chuir ĂĄbhar na rĂ­omhaireachta chandamach spĂ©is i gcĂłnaĂ­ do scrĂ­bhneoirĂ­ teicneolaĂ­ochta agus iriseoirĂ­. Thug a chumas agus a chastacht rĂ­omhaireachtĂșil aura misticiĂșil dĂł. Go rĂłmhinic, dĂ©anann gnĂ©-ailt agus grafaic ghreama cur sĂ­os mion ar na hionchais Ă©agsĂșla atĂĄ ag an tionscal seo, agus ar Ă©igean ag baint lena chur i bhfeidhm praiticiĂșil: is fĂ©idir leis seo an lĂ©itheoir nach bhfuil chomh haireach cĂ©anna a chur amĂș.

Fågann earraí móréilimh eolaíochta amach cur síos ar chórais chandamach agus déanann siad råitis mar:

Is féidir le giotån rialta a bheith ina 1 nó ina 0, ach is féidir le qubit a bheith ina 1 agus ina 0 ag an am céanna.

Må tå an t-ådh leat (rud nach bhfuil mé cinnte faoi), déarfar leat:

TĂĄ an qubit i bhforshuĂ­omh idir "1" agus "0".

Is cosĂșil nach bhfuil aon cheann de na mĂ­niĂșchĂĄin seo sochreidte, mar tĂĄimid ag iarraidh feinimĂ©an chandamach meicniĂșil a fhoirmiĂș ag baint ĂșsĂĄide as teanga a forbraĂ­odh i ndomhan an-traidisiĂșnta. Chun prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a mhĂ­niĂș go soilĂ©ir, is gĂĄ teanga eile a ĂșsĂĄid - matamaitic. 

Sa rang teagaisc seo, clĂșdĂłidh mĂ© na huirlisĂ­ matamaitice is gĂĄ chun cĂłrais rĂ­omhaireachta chandamach a shamhaltĂș agus a thuiscint, chomh maith le conas loighic na rĂ­omhaireachta chandamach a lĂ©iriĂș agus a chur i bhfeidhm. Thairis sin, tabharfaidh mĂ© sampla de algartam chandamach agus inseoidh mĂ© duit cad Ă© an buntĂĄiste atĂĄ aige thar rĂ­omhaire traidisiĂșnta.

DĂ©anfaidh mĂ© mo dhĂ­cheall Ă© seo go lĂ©ir a mhĂ­niĂș i dteanga shoilĂ©ir, ach fĂłs tĂĄ sĂșil agam go mbeidh tuiscint bhunĂșsach ag lĂ©itheoirĂ­ an ailt seo ar ailgĂ©abar lĂ­neach agus ar loighic dhigiteach (clĂșdaĂ­tear ailgĂ©abar lĂ­neach anseo, faoi loighic dhigiteach - anseo). 

GcĂ©ad dul sĂ­os, a ligean ar dul thar na prionsabail a bhaineann le loighic dhigiteach. TĂĄ sĂ© bunaithe ar ĂșsĂĄid ciorcaid leictreacha chun rĂ­omhaireachtaĂ­ a dhĂ©anamh. Chun ĂĄr gcur sĂ­os a dhĂ©anamh nĂ­os teibĂ­, dĂ©anaimis staid na sreinge leictrigh a shimpliĂș go dtĂ­ “1” nĂł “0”, a chomhfhreagrĂłidh do na stĂĄit “ar” nĂł “as”. TrĂ­ trasraitheoirĂ­ a shocrĂș i seicheamh ĂĄirithe, cruthĂłimid eilimintĂ­ loighic mar a thugtar orthu a ghlacann luachanna comhartha ionchuir amhĂĄin nĂł nĂ­os mĂł agus iad a thiontĂș ina comhartha aschuir bunaithe ar rialacha ĂĄirithe loighic Boole.

Prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadh

GeataĂ­ loighic coitianta agus a gcuid tĂĄblaĂ­ stĂĄit

Bunaithe ar shlabhraĂ­ na n-eilimintĂ­ bunĂșsacha den sĂłrt sin, is fĂ©idir eilimintĂ­ nĂ­os casta a chruthĂș, agus bunaithe ar shlabhraĂ­ na n-eilimintĂ­ nĂ­os casta, is fĂ©idir linn a bheith ag sĂșil le analĂłg den phrĂłiseĂĄlaĂ­ lĂĄrnach a fhĂĄil ar deireadh, le mĂ©id mĂłr astarraingthe.

Mar a luaigh mĂ© nĂ­os luaithe, nĂ­ mĂłr dĂșinn bealach chun an loighic dhigiteach a lĂ©iriĂș go matamaiticiĂșil. Ar dtĂșs, tugaimid isteach loighic thraidisiĂșnta na matamaitice. Ag baint ĂșsĂĄide as ailgĂ©abar lĂ­neach, is fĂ©idir na giotĂĄn clasaiceacha leis na luachanna "1" agus "0" a lĂ©iriĂș mar dhĂĄ veicteoir colĂșn:
Prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadh
ĂĄit a bhfuil na huimhreacha ar chlĂ© Nodaireacht Dirac veicteoir. TrĂ­ ĂĄr gcuid giotĂĄn a lĂ©iriĂș ar an mbealach seo, is fĂ©idir linn oibrĂ­ochtaĂ­ loighciĂșla a shamhaltĂș ar na giotĂĄn ag baint ĂșsĂĄide as claochluithe veicteora. Tabhair faoi deara le do thoil: cĂ© gur fĂ©idir go leor oibrĂ­ochtaĂ­ a dhĂ©anamh le dhĂĄ ghiotĂĄn i ngeataĂ­ loighce (AND, NOT, XOR, etc.), agus beagĂĄn amhĂĄin ĂĄ n-ĂșsĂĄid agat, nĂ­ fĂ©idir ach ceithre oibrĂ­ocht a dhĂ©anamh: comhshĂł aitheantais, diĂșltĂș, rĂ­omh an tairiseach “0” agus rĂ­omh an tairiseach “1”. Le comhshĂł aitheantais, fanann an giotĂĄn gan athrĂș, le diĂșltĂș, athraĂ­onn an luach giotĂĄn go dtĂ­ an mhalairt (Ăł “0” go “1” nĂł Ăł “1” go “0”), agus rĂ­omh an tairiseach “1” nĂł "0" socraĂ­onn an giotĂĄn go "1" nĂł "0" beag beann ar a luach roimhe sin.
Prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadh

CĂ©annachtClaochlĂș aitheantais
DiĂșltĂșNegation
tairiseach-0An tairiseach "0" a rĂ­omh
tairiseach-1An tairiseach "1" a rĂ­omh

Bunaithe ar ĂĄr lĂ©iriĂș nua molta ar ghiotĂĄn, tĂĄ sĂ© Ă©asca go leor oibrĂ­ochtaĂ­ a dhĂ©anamh ar an ngiotĂĄn comhfhreagrach ag baint ĂșsĂĄide as claochlĂș veicteora:

Prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadh

Sula bogadh nĂ­os faide, a ligean ar breathnĂș ar an gcoincheap rĂ­omhaireachtaĂ­ inchĂșlaithe, rud a thugann le tuiscint go simplĂ­, chun in-aisiompaitheacht oibrĂ­ochta nĂł eilimint loighce a ĂĄirithiĂș, is gĂĄ liosta de na luachanna comhartha ionchuir a chinneadh bunaithe ar na comharthaĂ­ aschuir agus ainmneacha na n-oibrĂ­ochtaĂ­ a ĂșsĂĄidtear. Mar sin, is fĂ©idir linn a thabhairt ar an gconclĂșid go bhfuil claochlĂș aitheantais agus diĂșltĂș inchĂșlaithe, ach nach bhfuil oibrĂ­ochtaĂ­ chun na tairisigh “1” agus “0” a rĂ­omh. A bhuĂ­ochas sin do aontacht Meicnic chandamach, ĂșsĂĄideann rĂ­omhairĂ­ chandamach oibrĂ­ochtaĂ­ inchĂșlaithe go heisiach, mar sin is Ă© sin a ndĂ­reoimid air. Ansin, dĂ©anaimid eilimintĂ­ dochĂșlaithe a thiontĂș ina n-eilimintĂ­ inchĂșlaithe ionas gur fĂ©idir le rĂ­omhaire chandamach iad a ĂșsĂĄid.

Le tĂĄirge tensor is fĂ©idir go leor giotĂĄn a lĂ©iriĂș le giotĂĄn aonair:
Prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadh
Anois go bhfuil beagnach gach coincheap matamaitice riachtanach againn, bogaimis ar aghaidh chuig ĂĄr gcĂ©ad gheata loighic chandamach. Is Ă© seo an t-oibreoir CNOT, nĂł rialaithe NĂ­ (NACH), a bhfuil tĂĄbhacht mhĂłr i rĂ­omhaireacht inchĂșlaithe agus chandamach. Baineann an eilimint CNOT le dhĂĄ ghiotĂĄn agus filleann sĂ© dhĂĄ ghiotĂĄn. AinmnĂ­tear an chĂ©ad ghiotĂĄn mar ghiotĂĄn “rialaithe”, agus an dara giotĂĄn mar ghiotĂĄn “rialaithe”. MĂĄ tĂĄ an giotĂĄn rialaithe socraithe go "1", athraĂ­onn an giotĂĄn rialaithe a luach; MĂĄ tĂĄ an giotĂĄn rialaithe socraithe go "0", nĂ­ athraĂ­tear an giotĂĄn rialaithe.
Prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadh
Is fĂ©idir an t-oibreoir seo a lĂ©iriĂș mar an veicteoir claochlaithe seo a leanas:
Prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadh
Chun gach rud atĂĄ clĂșdaithe againn go dtĂ­ seo a lĂ©iriĂș, taispeĂĄnfaidh mĂ© duit conas an eilimint CNOT a ĂșsĂĄid ar roinnt giotĂĄn:
Prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadh
Chun achoimre a dhĂ©anamh ar a bhfuil rĂĄite cheana fĂ©in: sa chĂ©ad sampla dĂ­scaoilimid |10⟩ ina chodanna dĂĄ thĂĄirge tensor agus bainimid ĂșsĂĄid as an maitrĂ­s CNOT chun staid chomhfhreagrach nua a fhĂĄil den tĂĄirge; dĂ©anaimid Ă© a fhachtĂłiriĂș ansin go |11⟩ de rĂ©ir tĂĄbla na luachanna CNOT a tugadh nĂ­os luaithe.

Mar sin, tĂĄ cuimhne againn ar na rialacha matamaitice go lĂ©ir a chabhrĂłidh linn an rĂ­omhaireacht thraidisiĂșnta agus na gnĂĄthghiotĂĄin a thuiscint, agus is fĂ©idir linn bogadh ar aghaidh go dtĂ­ an rĂ­omhaireacht chandamach agus na cubits nua-aimseartha ar deireadh.

MĂĄ tĂĄ tĂș lĂ©ite go dtĂ­ seo, tĂĄ dea-scĂ©ala agam duit: is furasta cubits a chur in iĂșl go matamaiticiĂșil. Go ginearĂĄlta, mĂĄs fĂ©idir giotĂĄn clasaiceach (cbit) a shocrĂș go |1⟩ nĂł |0⟩, tĂĄ an cubit i bhforshuĂ­omh go simplĂ­ agus is fĂ©idir Ă© a bheith |0⟩ agus |1⟩ roimh thomhas. Tar Ă©is tomhais, titfidh sĂ© isteach i |0⟩ nĂł |1⟩. I bhfocail eile, is fĂ©idir cubit a lĂ©iriĂș mar theaglaim lĂ­neach de |0⟩ agus |1⟩ de rĂ©ir na foirmle thĂ­os:
Prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadh
i gcĂĄs a₀ Đž a₁ seasann siad, faoi seach, do na haimplitiĂșidĂ­ |0⟩ agus |1⟩. Is fĂ©idir smaoineamh orthu seo mar "dĂłchĂșlachtaĂ­ chandamach", a lĂ©irĂ­onn an dĂłchĂșlacht go dtitfidh cubit isteach i gceann de na stĂĄit tar Ă©is Ă© a thomhas, mar i meicnic chandamach titeann rĂ©ad i bhforshuĂ­omh isteach i gceann de na stĂĄit tar Ă©is Ă© a bheith socraithe. DĂ©anaimis an slonn seo a leathnĂș agus faighimid an mĂ©id seo a leanas:
Prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadh
Chun mo mhĂ­niĂș a shimpliĂș, is Ă© seo an lĂ©iriĂș a ĂșsĂĄidfidh mĂ© san Airteagal seo.

Don qubit seo, an seans go dtitfidh sĂ© go dtĂ­ an luach a₀ tar Ă©is tomhais a bheith comhionann le |a₀|ÂČ, agus an seans go dtitfidh sĂ© go dtĂ­ an luach a₁ cothrom le |a₁|ÂČ. Mar shampla, don qubit seo a leanas:
Prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadh
tĂĄ an seans go dtitfidh sĂ© isteach i “1” cothrom le |1/ √2|ÂČ, nĂł œ, is Ă© sin, 50/50.

Ós rud Ă© sa chĂłras clasaiceach go gcaithfidh na dĂłchĂșlachtaĂ­ go lĂ©ir a bheith cothrom le ceann amhĂĄin (le haghaidh dĂĄileadh iomlĂĄn dĂłchĂșlachta), is fĂ©idir linn a thabhairt ar an gconclĂșid go gcaithfidh cearnĂłga absalĂłideacha na n-aimplitudes |0⟩ agus |1⟩ suim a chur le haon amhĂĄin. Bunaithe ar an eolas seo is fĂ©idir linn an chothromĂłid seo a leanas a fhoirmiĂș:
Prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadh
MĂĄ tĂĄ tĂș eolach ar an triantĂĄnacht, tabharfaidh tĂș faoi deara go bhfreagraĂ­onn an chothromĂłid seo don teoirim PhĂ­otagarĂł (aÂČ+bÂČ=cÂČ), is Ă© sin, is fĂ©idir linn staid fhĂ©ideartha an chuibĂ­le a lĂ©iriĂș go grafach mar phointĂ­ ar an gciorcal aonaid, mar atĂĄ:
Prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadh
Cuirtear oibreoirĂ­ loighciĂșla agus eilimintĂ­ i bhfeidhm ar qubits ar an mbealach cĂ©anna agus atĂĄ sa chĂĄs le giotĂĄn clasaiceach - bunaithe ar chlaochlĂș maitrĂ­s. Is fĂ©idir ĂșsĂĄid a bhaint as na hoibreoirĂ­ maitrĂ­s inbhĂ©artaithe ar fad a mheabhraĂ­omar go dtĂ­ seo, go hĂĄirithe CNOT, chun oibriĂș le cubits. CeadaĂ­onn oibreoirĂ­ maitrĂ­s den sĂłrt sin duit gach ceann de aimplitiĂșid an chubit a ĂșsĂĄid gan Ă© a thomhas agus a mhaolĂș. Lig dom sampla a thabhairt duit maidir leis an oibreoir diĂșltaithe a ĂșsĂĄid ar qubit:
Prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadh
Sula leanaimid ar aghaidh, lig dom i gcuimhne duit go bhfuil na luachanna aimplitiĂșid a₀ agus a₁ atĂĄ i ndĂĄirĂ­re uimhreacha casta, mar sin is fĂ©idir staid chubit a mhapĂĄil go beacht ar aonad sfĂ©ar trĂ­thoiseach, ar a dtugtar freisin SfĂ©ar flea:
Prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadh
Mar sin fĂ©in, chun an mĂ­niĂș a shimpliĂș, cuirfimid teorainn le fĂ­oruimhreacha anseo.

DealraĂ­onn sĂ© go bhfuil sĂ© in am plĂ© a dhĂ©anamh ar roinnt gnĂ©ithe loighciĂșla a bhfuil ciall leo i gcomhthĂ©acs na rĂ­omhaireachta chandamach amhĂĄin.

Is Ă© ceann de na hoibreoirĂ­ is tĂĄbhachtaĂ­ nĂĄ an "eilimint Hadamard": tĂłgann sĂ© beagĂĄn i stĂĄt "0" nĂł "1" agus cuireann sĂ© sa superposition cuĂ­ le seans 50% titim isteach i "1" nĂł "0" tar Ă©is tomhais. 
Prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadh
Tabhair faoi deara go bhfuil uimhir dhiĂșltach sa taobh Ă­ochtair ar dheis den oibreoir Hadamard. TĂĄ sĂ© seo amhlaidh toisc go mbraitheann toradh chur i bhfeidhm an oibreora ar luach an chomhartha ionchuir: - |1⟩ nĂł |0⟩, agus dĂĄ bhrĂ­ sin tĂĄ an rĂ­omh inchĂșlaithe.

Pointe tĂĄbhachtach eile maidir le heilimint Hadamard is ea a inbhĂ©artacht, rud a chiallaĂ­onn gur fĂ©idir leis cubit a ghlacadh sa fhorshuĂ­omh cuĂ­ agus Ă© a athrĂș go |0⟩ nĂł |1⟩.
Prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadh
TĂĄ sĂ© seo an-tĂĄbhachtach toisc go dtugann sĂ© an cumas dĂșinn claochlĂș Ăł staid chandamach gan staid an qubit a chinneadh - agus, dĂĄ rĂ©ir sin, gan Ă© a laghdĂș. Mar sin, is fĂ©idir linn rĂ­omhaireacht chandamach a struchtĂșrĂș bunaithe ar phrionsabal cinntitheach seachas ar phrionsabal dĂłchĂșlachta.

TĂĄ a mhalairt fĂ©in ag oibreoirĂ­ chandamach nach bhfuil iontu ach fĂ­oruimhreacha, agus mar sin is fĂ©idir linn an toradh a bhaineann leis an oibreoir a chur i bhfeidhm ar chubit a lĂ©iriĂș mar chlaochlĂș laistigh den chiorcal aonaid i bhfoirm meaisĂ­n stĂĄit:
Prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadh
Mar sin, dĂ©antar an qubit, a bhfuil a staid curtha i lĂĄthair sa lĂ©arĂĄid thuas, tar Ă©is oibriĂș Hadamard a chur i bhfeidhm, a chlaochlĂș go dtĂ­ an staid atĂĄ lĂ©irithe ag an tsaighead chomhfhreagrach. Mar an gcĂ©anna, is fĂ©idir linn meaisĂ­n stĂĄit eile a thĂłgĂĄil a lĂ©ireoidh claochlĂș cubit ag baint ĂșsĂĄide as an oibreoir diĂșltaithe mar a thaispeĂĄntar thuas (ar a dtugtar freisin oibreoir diĂșltach Pauli, nĂł inbhĂ©artĂș giotĂĄn), mar a thaispeĂĄntar thĂ­os:
Prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadh
Chun oibrĂ­ochtaĂ­ nĂ­os casta a dhĂ©anamh ar ĂĄr qubit, is fĂ©idir linn oibreoirĂ­ iolracha a shlabhra nĂł eilimintĂ­ a chur i bhfeidhm go minic. Sampla de chlaochlĂș sraitheach bunaithe ar lĂ©irithe ciorcad chandamach tĂĄ an chuma air seo:
Prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadh
Is Ă© sin, mĂĄ thosaĂ­mid le giotĂĄn |0⟩, cuir beagĂĄn inbhĂ©artaithe i bhfeidhm, agus ansin oibrĂ­ocht Hadamard, ansin inbhĂ©artĂș giotĂĄn eile, agus arĂ­s oibrĂ­ocht Hadamard, agus inbhĂ©artĂș deiridh ina dhiaidh sin, crĂ­ochnĂłimid an veicteoir a thug ar an taobh deas den slabhra. TrĂ­ mheaisĂ­nĂ­ stĂĄit Ă©agsĂșla a leagan ar bharr a chĂ©ile, is fĂ©idir linn tosĂș ag |0⟩ agus na saigheada daite a fhreagraĂ­onn do gach claochlĂș a rianĂș chun tuiscint a fhĂĄil ar an gcaoi a n-oibrĂ­onn sĂ©.
Prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadh
Ós rud Ă© gur thĂĄinig muid chomh fada seo, tĂĄ sĂ© in am smaoineamh ar cheann de na cineĂĄlacha halgartaim chandamach, eadhon - Algartam Deutsch-Jozsa, agus a bhuntĂĄiste a thaispeĂĄint thar rĂ­omhaire clasaiceach. Is fiĂș a thabhairt faoi deara go bhfuil algartam Deutsch-Jozsa go hiomlĂĄn cinntitheach, is Ă© sin, go dtugann sĂ© an freagra ceart ar ais 100% den am (murab ionann agus go leor halgartaim chandamach eile atĂĄ bunaithe ar an sainmhĂ­niĂș probabilistic de qubits).

SamhlĂłimis go bhfuil bosca dubh agat ina bhfuil feidhm/oibreoir ar ghiotĂĄn amhĂĄin (cuimhnigh - le giota amhĂĄin, nĂ­ fĂ©idir ach ceithre oibrĂ­ocht a dhĂ©anamh: tiontĂș aitheantais, diĂșltĂș, meastĂłireacht ar an tairiseach "0" agus meastĂłireacht ar an tairiseach "1 "). Cad Ă© go dĂ­reach an fheidhm a dhĂ©antar sa bhosca? NĂ­l a fhios agat cĂ© acu ceann, ach is fĂ©idir leat dul trĂ­d an oiread leaganacha de luachanna ionchuir agus is mian leat agus na torthaĂ­ aschuir a mheas.

Prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadh
CĂ© mhĂ©ad ionchur agus aschur a bheadh ​​ort a rith trĂ­d an mbosca dubh le fĂĄil amach cĂ©n fheidhm atĂĄ in ĂșsĂĄid? Smaoinigh ar seo ar feadh soicind.

I gcĂĄs rĂ­omhaire clasaiceach, beidh ort 2 cheist a dhĂ©anamh chun an fheidhm atĂĄ le hĂșsĂĄid a chinneadh. Mar shampla, mĂĄ thĂĄirgeann an t-ionchur "1" aschur "0", bĂ­onn sĂ© soilĂ©ir go n-ĂșsĂĄidtear an fheidhm a bhaineann leis an tairiseach "0" nĂł an fheidhm shĂ©anta a rĂ­omh, agus ina dhiaidh sin beidh ort luach an chomhartha ionchuir a athrĂș. chuig "0" agus fĂ©ach cad a tharlaĂ­onn ag an slĂ­ amach.

I gcĂĄs rĂ­omhaire chandamach, beidh dhĂĄ cheist ag teastĂĄil freisin, Ăłs rud Ă© go bhfuil dhĂĄ luach aschuir dhifriĂșla fĂłs ag teastĂĄil uait chun an fheidhm atĂĄ le cur i bhfeidhm ar an luach ionchuir a shainiĂș go beacht. Mar sin fĂ©in, mĂĄ dhĂ©anann tĂș an cheist a athfhoirmliĂș beagĂĄn, tarlaĂ­onn sĂ© go bhfuil buntĂĄiste tromchĂșiseach fĂłs ag rĂ­omhairĂ­ chandamach: dĂĄ mba rud Ă© go raibh tĂș ag iarraidh a fhĂĄil amach an bhfuil an fheidhm atĂĄ ĂĄ hĂșsĂĄid tairiseach nĂł athraitheach, bheadh ​​buntĂĄiste ag rĂ­omhairĂ­ chandamach.

TĂĄ an fheidhm a ĂșsĂĄidtear sa bhosca athraitheach mĂĄ thĂĄirgeann luachanna Ă©agsĂșla an chomhartha ionchuir torthaĂ­ difriĂșla ag an aschur (mar shampla, comhshĂł aitheantais agus inbhĂ©artĂș giotĂĄn), agus mura n-athraĂ­onn an luach aschuir beag beann ar an luach ionchuir, ansin an tĂĄ an fheidhm tairiseach (mar shampla, tairiseach "1" a rĂ­omh nĂł tairiseach "0" a rĂ­omh).

Ag baint ĂșsĂĄide as algartam chandamach, is fĂ©idir leat a chinneadh an bhfuil feidhm i mbosca dubh tairiseach nĂł athraitheach bunaithe ar cheist amhĂĄin. Ach sula mbreathnaĂ­mid go mion ar conas Ă© seo a dhĂ©anamh, nĂ­ mĂłr dĂșinn bealach a aimsiĂș chun gach ceann de na feidhmeanna seo a struchtĂșrĂș ar rĂ­omhaire chandamach. Ós rud Ă© go gcaithfidh aon oibritheoirĂ­ chandamach a bheith dochĂșlaithe, tĂĄ fadhb againn lĂĄithreach: nĂ­l na feidhmeanna chun na tairisigh “1” agus “0” a rĂ­omh.

RĂ©iteach coitianta a ĂșsĂĄidtear sa rĂ­omhaireacht chandamach is ea cubit aschuir bhreise a chur leis a thugann cibĂ© luach ionchuir a fhaigheann an fheidhm ar ais. 

Chuig:Tar éis:
Prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadhPrionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadh

Ar an mbealach seo, is fĂ©idir linn na luachanna ionchuir a chinneadh bunaithe ar an luach aschuir amhĂĄin, agus dĂ©antar an fheidhm invertible. CruthaĂ­onn struchtĂșr na gciorcaid chandamach an gĂĄ atĂĄ le giotĂĄn ionchuir breise. Ar mhaithe leis na hoibreoirĂ­ comhfhreagracha a fhorbairt, glacfaimid leis go bhfuil an cubit ionchuir breise socraithe go |0⟩.

Ag baint ĂșsĂĄide as an ionadaĂ­ocht chiorcaid chandamach cĂ©anna a d'ĂșsĂĄid muid nĂ­os luaithe, dĂ©anaimis a fheiceĂĄil conas is fĂ©idir gach ceann de na ceithre ghnĂ© (claochlĂș aitheantais, diĂșltĂș, meastĂłireacht ar an tairiseach "0" agus meastĂłireacht ar an tairiseach "1") a chur i bhfeidhm ag baint ĂșsĂĄide as oibreoirĂ­ chandamach. 

Mar shampla, seo conas is fĂ©idir leat an fheidhm a chur i bhfeidhm chun an tairiseach “0” a rĂ­omh:

RĂ­omh an tairiseach "0":
Prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadh
Anseo nĂ­ gĂĄ dĂșinn oibreoirĂ­ ar chor ar bith. Filleann an chĂ©ad qubit ionchuir (a ghlacamar leis a bheith |0⟩) leis an luach cĂ©anna, agus filleann an dara luach ionchuir Ă© fĂ©in - mar is gnĂĄch.

Leis an bhfeidhm chun an tairiseach “1” a rĂ­omh tĂĄ an scĂ©al beagĂĄn difriĂșil:

RĂ­omh an tairiseach "1":
Prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadh
Ós rud Ă© gur ghlacamar leis go bhfuil an chĂ©ad chubit ionchuir socraithe go |0⟩ i gcĂłnaĂ­, is Ă© an toradh a bhĂ­onn ar oibreoir an ghiotĂĄin inbhĂ©artaithe a chur i bhfeidhm nĂĄ go dtĂĄirgeann sĂ© ceann ag an aschur i gcĂłnaĂ­. Agus mar is gnĂĄch, tugann an dara qubit a luach fĂ©in ag an aschur.

Agus an t-oibreoir claochlaithe céannachta å mhapåil, tosaíonn an tasc ag éirí níos casta. Seo conas é a dhéanamh:

ClaochlĂș comhionann:
Prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadh
Seasann an tsiombail a ĂșsĂĄidtear anseo an eilimint CNOT: seasann an bharrlĂ­ne an giotĂĄn rialaithe, agus seasann an bunlĂ­ne an giotĂĄn rialaithe. Lig dom a mheabhrĂș duit, agus an t-oibreoir CNOT ĂĄ ĂșsĂĄid agat, go n-athraĂ­onn luach an ghiotĂĄn rialaithe mĂĄ tĂĄ an giotĂĄn rialaithe cothrom le |1⟩, ach mĂĄ fhanann sĂ© gan athrĂș mĂĄ tĂĄ an giotĂĄn rialaithe cothrom le |0⟩. Ós rud Ă© gur ghlacamar leis gurb ionann luach na barrlĂ­ne i gcĂłnaĂ­ agus |0⟩, sanntar a luach don bhunlĂ­ne i gcĂłnaĂ­.

Leanaimid ar aghaidh ar an mbealach cĂ©anna leis an oibreoir diĂșltaithe:

DiĂșltĂș:
Prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadh
NĂ­l le dĂ©anamh againn ach an giotĂĄn a inbhĂ©artĂș ag deireadh na lĂ­ne aschuir.

Anois agus an rĂ©amhthuiscint sin bainte amach againn, dĂ©anaimis fĂ©achaint ar na buntĂĄistĂ­ sonracha a bhaineann le rĂ­omhaire chandamach thar rĂ­omhaire traidisiĂșnta nuair a thagann sĂ© chun seasmhacht nĂł inathraitheacht feidhme atĂĄ i bhfolach i mbosca dubh a chinneadh ag baint ĂșsĂĄide as aon cheist amhĂĄin.

Chun an fhadhb seo a rĂ©iteach ag baint ĂșsĂĄide as rĂ­omhaireacht chandamach in iarratas amhĂĄin, is gĂĄ na cubits ionchuir a chur isteach i bhforshuĂ­omh sula n-aistrĂ­tear chuig an bhfeidhm iad, mar a thaispeĂĄntar thĂ­os:
Prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadh
Cuirtear an eilimint Hadamard i bhfeidhm arĂ­s ar thoradh na feidhme chun na cubits a bhaint as forshuĂ­omh agus an algartam a dhĂ©anamh cinntitheach. Cuirimid tĂșs leis an gcĂłras i stĂĄt |00⟩ agus, ar chĂșiseanna a mhĂ­neoidh mĂ© go luath, faigh an toradh |11⟩ mĂĄ tĂĄ an fheidhm a chuirtear i bhfeidhm tairiseach. MĂĄ tĂĄ an fheidhm taobh istigh den bhosca dubh athraitheach, ansin tar Ă©is tomhais a dhĂ©anamh, filleann an cĂłras an toradh |01⟩.

Chun an chuid eile den alt a thuiscint, breathnaímis ar an léaråid a léirigh mé níos luaithe:
Prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadh
TrĂ­ ĂșsĂĄid a bhaint as an oibreoir inbhĂ©artaithe giotĂĄn agus ansin an eilimint Hadamard a chur i bhfeidhm ar an dĂĄ luach ionchuir atĂĄ comhionann le |0⟩, cinnteoimid go n-aistrĂ­tear iad sa fhorshuĂ­omh cĂ©anna |0⟩ agus |1⟩, mar a leanas:
Prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadh
Agus an sampla seo ĂĄ ĂșsĂĄid agat chun an luach seo a chur ar aghaidh chuig feidhm bhosca dhubh, is furasta a lĂ©iriĂș go bhfuil an dĂĄ fheidhm luacha tairiseach aschuir |11⟩.

RĂ­omh an tairiseach "0":
Prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadh
Ar an gcaoi chĂ©anna, feicimid go dtĂĄirgeann an fheidhm chun an tairiseach “1” a rĂ­omh |11⟩ mar aschur, is Ă© sin:

RĂ­omh an tairiseach "1":
Prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadh
Tabhair faoi deara gurb Ă© |1⟩ an t-aschur, Ăłs rud Ă© -1ÂČ = 1.

De rĂ©ir an phrionsabail chĂ©anna, is fĂ©idir linn a chruthĂș, agus an dĂĄ fheidhm athraitheach ĂĄ n-ĂșsĂĄid againn, go bhfaighidh muid |01⟩ ag an aschur i gcĂłnaĂ­ (ar choinnĂ­oll go n-ĂșsĂĄideann muid an modh cĂ©anna), cĂ© go bhfuil gach rud beagĂĄn nĂ­os casta.

ClaochlĂș comhionann:
Prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadh
Ós rud Ă© gur oibreoir dhĂĄ qubit Ă© CNOT, nĂ­ fĂ©idir Ă© a lĂ©iriĂș mar mheaisĂ­n stĂĄit shimplĂ­, agus mar sin is gĂĄ dhĂĄ chomhartha aschuir a shainiĂș bunaithe ar thĂĄirge tensor an dĂĄ qubits ionchuir agus iolraithe faoi mhaitrĂ­s CNOT mar a thuairiscĂ­tear nĂ­os luaithe:
Prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadh
Leis an modh seo is fĂ©idir linn a dhearbhĂș freisin go bhfaightear an luach aschuir |01⟩ mĂĄ tĂĄ an fheidhm diĂșltaithe i bhfolach sa bhosca dubh:

DiĂșltĂș:
Prionsabail na rĂ­omhaireachta chandamach a dhĂ­scriosadh
Mar sin, tå cås díreach léirithe againn ina bhfuil ríomhaire chandamach níos éifeachtaí nå gnåthríomhaire.

Cad Ă© seo chugainn?

Molaim dĂșinn deireadh a chur leis seo. Rinneamar jab iontach cheana fĂ©in. MĂĄ thuig tĂș gach rud a chlĂșdaigh mĂ©, sĂ­lim go bhfuil tuiscint mhaith agat anois ar bhunghnĂ©ithe na rĂ­omhaireachta chandamach agus na loighce chandamach, agus cĂ©n fĂĄth gur fĂ©idir le halgartaim chandamach a bheith nĂ­os Ă©ifeachtaĂ­ nĂĄ an rĂ­omhaireacht thraidisiĂșnta i gcĂĄsanna ĂĄirithe.

Is ar Ă©igean gur fĂ©idir treoir iomlĂĄn a thabhairt do mo chur sĂ­os ar rĂ­omhaireacht chandamach agus ar algartaim - in ĂĄit, is rĂ©amhrĂĄ gairid Ă© ar an matamaitic agus ar an nodaireacht, atĂĄ deartha chun smaointe lĂ©itheoirĂ­ faoin ĂĄbhar a fhorchuireann foinsĂ­ eolaĂ­ochta coitianta a dhĂ­birt (dĂĄirĂ­re, nĂ­ fĂ©idir le go leor acu i ndĂĄirĂ­re. an cĂĄs a thuiscint!). NĂ­ raibh am agam teagmhĂĄil a dhĂ©anamh ar go leor ĂĄbhar tĂĄbhachtach, mar shampla gabhĂĄil chandamach de qubits, castacht na luachanna aimplitiĂșid |0⟩ agus |1⟩ agus feidhmiĂș eilimintĂ­ Ă©agsĂșla loighce chandamach le linn claochlaithe ag an sfĂ©ar Bloch.

MĂĄs mian leat do chuid eolais ar rĂ­omhairĂ­ chandamach a chĂłrasĂș agus a struchtĂșrĂș, go prĂĄinneach Molaim duit lĂ©amh "RĂ©amhrĂĄ ar halgartaim chandamach" Emma Strubel: in ainneoin raidhse foirmlĂ­ matamaitice, plĂ©ann an leabhar seo algartaim chandamach i bhfad nĂ­os mine.

Foinse: will.com

Ceannaigh ĂłstĂĄil iontaofa do shuĂ­mh le cosaint DDoS, freastalaithe VPS VDS đŸ”„ Ceannaigh ĂłstĂĄil grĂ©asĂĄin iontaofa le cosaint DDoS, freastalaithe VPS VDS | ProHoster