Portes quantiques et interférence

Une porte quantique est une matrice qui fait tourner l'état au lieu de le lire. H envoie |0⟩ sur un mélange équilibré à 50/50, X inverse le bit, Z change le signe de |1⟩, et la porte de phase fait tourner |1⟩ de l'angle que vous réglez. Deux Hadamard à la suite redonnent un |0⟩ certain, car les deux chemins vers |1⟩ portent +0,5 et −0,5 et s'annulent exactement.

Deux tirages à pile ou face qui font une certitude

Un Hadamard transforme un |0⟩ certain en 50/50. Un second refait la même opération et rend un |0⟩ certain. Lisez l'étape du milieu comme un 0 ou 1 caché et cela devient impossible, car deux tirages à pile ou face ne composent pas une certitude.

Activez la couche des amplitudes et la raison est là. L'amplitude sur |1⟩ reçoit une contribution de chaque branche, les deux sortent de même taille en sens opposés, et elles s'annulent. Les amplitudes s'annulent. Les probabilités jamais.

À quoi sert chaque porte

X est l'inversion de bit, et la seule porte de la palette qu'un ordinateur classique possède aussi. Z laisse |0⟩ tranquille et change le signe de |1⟩, ce qui ne fait rien du tout aux probabilités et tout à la suite. Ce couple, invisible maintenant et décisif ensuite, fait de la phase la partie difficile d'un premier cours.

S et T sont des portes de phase à 90° et 45°. Appuyez sur P avec le curseur où vous voulez et vous avez fabriqué la vôtre. Activez la couche matrice et toute la suite se réduit à une grille 2 par 2, ce qu'un circuit a toujours été.

L'ordre compte, et le dessin le cache

Construisez X puis H, notez la réponse, effacez et construisez H puis X. Elles diffèrent. Les portes sont des matrices, les matrices ne commutent pas, et l'ordre de vos clics est l'ordre dans lequel la physique se produit.

La notation tend un piège ici. Un circuit se lit de gauche à droite alors qu'un produit de matrices se multiplie de droite à gauche, donc l'algèbre remonte le dessin à contresens. Cet outil applique la suite dans l'ordre du dessin, pour que vous suiviez la physique sans porter ce retournement en plus.

Questions fréquentes

Qu'est-ce qu'une porte quantique ?

Une opération réversible sur un qubit, écrite comme une matrice unitaire. Unitaire veut dire que la probabilité totale est conservée : un état qui sommait à 1 avant somme encore à 1 après. Toute porte quantique a un inverse, d'où le fait qu'un circuit quantique se rejoue toujours à l'envers, contrairement à beaucoup de circuits classiques.

Que fait la porte de Hadamard ?

Elle envoie |0⟩ sur un mélange équilibré de |0⟩ et |1⟩, et |1⟩ sur ce même mélange affecté d'un signe moins. Elle est son propre inverse, donc deux à la suite vous ramènent au départ. Ce signe moins explique à lui seul pourquoi la seconde annule au lieu de doubler.

Pourquoi la porte Z a-t-elle l'air de ne rien faire ?

Z multiplie l'amplitude sur |1⟩ par −1, et élever une taille au carré détruit ce moins : aucune mesure prise juste après ne voit quoi que ce soit. Placez un H derrière et ce signe décide du sens dans lequel les amplitudes s'ajoutent, transformant un changement invisible en résultat totalement différent.

L'interférence quantique est-elle celle des ondes ?

L'arithmétique est identique. Deux contributions avec une taille et une direction s'ajoutent comme des flèches, et là où elles pointent en sens opposés elles s'annulent. Ce qui diffère, c'est ce qui interfère : non pas une onde dans l'espace, mais les amplitudes d'un même résultat final atteint par des chemins différents.

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