CNOT

Контрольоване заперечення (C-NOT, CNOT від англ. Controlled NOT gate) — один із найважливіших квантових вентилів, що реалізує операцію схожу з класичним XOR, окремий випадок класу вентилів CU (контрольовані операції U). На відміну від класичного логічного вентиля, що має 1 вихід, CNOT має 2 виходи, завдяки чому зберігається оборотність обчислень. Може бути використаний для розплутування ЕПР-станів. Взагалі, будь-яку квантову схему можна змоделювати, використовуючи комбінацію лише елементів CNOT і поворотів окремих кубітів.

Дія

Вентиль CNOT інвертує другий (керований) кубіт тільки, якщо на перший (керуючий) кубіт подано 1:

До		Після
Керуючий кубіт	Керований кубіт	Керуючий кубіт	Керований кубіт
0	0	0	0
0	1	0	1
1	0	1	1
1	1	1	0

Значення другого (керованого) кубіту після дії CNOT збігається з результатом дії класичного логічного елемента XOR.

Матриця перетворення даного вентиля має вигляд:

${\displaystyle CNOT={\begin{bmatrix}1&0&0&0\\0&1&0&0\\0&0&0&1\\0&0&1&0\end{bmatrix}}}$

Реалізації

В 1995 році Кристофер Монро й Девід Вайнленд вперше отримали експериментальну реалізацію CNOT, де використовувався один іон ⁹Be⁺; два кубіти були реалізовані згідно зі схемою, запропонованою Сіраком і Цоллером, на різних його станах (надтонке розщеплення ²S_1/2 для керованого кубіта і 2 стани гармонічного осцилятора для керуючого кубіта). Надійність роботи елемента склала близько 90%.

Примітки

1. Monroe C., Meekhof D. M., King B. E., Itano W. M., Wineland D. J. Demonstration of a Fundamental Quantum Logic Gate // Phys. Rev. Lett. — 1995. — Т. 75, вип. 25. — С. 4714-4717. з джерела 15 жовтня 2019. Процитовано 7 листопада 2012.
2. Cirac J. I., Zoller P. Quantum Computations with Cold Trapped Ions // Phys. Rev. Lett. — 1995. — Т. 74, вип. 20. — С. 4091-4094.

Література

• Нильсен М., Чанг И. Квантовые вычисления и квантовая информация. — М. : Мир, 2006. — 824 с.
• Morsch O. Quantum Bits and Quantum Secrets: How Quantum Physics is Revolutionizing Codes and Computers. — Wiley-VCH, 2008.