Kvantový počítač začína kvantovými obvodmi. Čo sa zdá logické. Ale poďme sa pozrieť, ako sa kvantový obvod líši od klasických obvodov.
BINÁRNA LOGIKA
Klasické počítanie sa vykonáva pomocou logických hradiel na klasických bitoch. Na najnižších úrovniach sa hodnoty bitov kombinujú pomocou základných hradiel ako NOT, AND, OR. Potom sa bity usporiadajú do registrov a hradlá vytvárajú logické obvody. Tento jednoduchý konštrukt dokáže vypočítať akúkoľvek logickú funkciu, keď sa použije mnoho bitov a mnoho hradiel. Avšak niektoré výpočty môžu vyžadovať neprimeranú veľkosť pamäte alebo čas vykonania, a to je limit klasického počítania.
KVANTOVÉ CIRKUITY
V svete kvantového počítania sa qubity spracúvajú pomocou kvantových hradiel, čím sa vytvárajú kvantové obvody ako následnosť jedného alebo viacerých hradiel na qubity. Sada hradiel je odlišná od klasických hradiel: hradlá OR a AND neexistujú v tejto forme, na druhej strane kvantové počítače majú špecifické hradlá na využitie kvantových vlastností qubitov: superpozície a prepletenia.
PRÍKLAD KVANTOVÝCH HRADIEL
Jedno veľmi užitočné kvantové hradlo sa nazýva „Hadamardovo hradlo“ podľa francúzskeho matematiky Jacquesa Hadamarda. Ktokoľvek qubit prejde týmto hradlom, nájde sa v superponovanom stave, presne polovicu nula a polovicu jedna.
Hradlo kontrolovaného NEMAŤ, tiež nazývané CNOT hradlo, je dvojqubitové hradlo, ktoré preklopí hodnotu cieľového qubitu, ak a iba ak sa kontrolný qubit nachádza v stave 1. To bude mať účinok prepletenia týchto dvoch qubitov. Inými slovami, umožní počítaču nastaviť stav cieľového qubitu na základe vedomostí o stave iného odlišného qubitu.
PRÍKLAD KVANTOVÉHO OBVODU
Teraz, keď máte predstavu o tom, z čoho sa skladajú qubity a kvantové hradlá, poďme sa pozrieť na kvantový obvod. Tento obvod implementuje malú verziu Groverovho vyhľadávacieho algoritmu.
Používa len dva qubity, a zľava doprava je tu fáza superpozície (s Hadamardovými hradlami), fáza orákula (s CNOT hradlami), následne je tu fáza zrkadlenia a na konci obvodu si môžete všimnúť fázu merania. Táto fáza je potrebná na získanie čítania výsledku kvantového výpočtu v našom klasickom svete.