양자 Toffoli 게이트에 관해서 :
- 그것은이다 classicaly 그렇다면 보편적하고, 그 이유는 무엇입니까?
- 그것은 양자 보편적이며 왜 그런가?
양자 Toffoli 게이트에 관해서 :
답변:
Toffoli는 클래식 계산에 보편적입니다 (@Victor로 표시). 그러나 Toffoli는 양자 계산에 보편적이지 않습니다 ( P = B Q 와 같은 미친 것이 없다면)).
양자 계산에 보편적으로 사용 되려면 (일반적인 정의에 따라) 게이트로 생성 된 그룹은 단일 단위로 밀도가 높아야합니다. 다시 말해서, 임의의 및 목표 단일 U 가 주어지면 유한 U ' 를 얻기 위해 유한 한 수의 양자 게이트를 적용하는 방법이 있습니다. 그러한 .
Toffoli 자체는 항상 기본 상태를 기본 상태로 가져 가기 때문에이 정의에서 보편적이지 않습니다. 따라서 예. 즉, 중첩을 만들 수 없습니다.
인용 한 Wikipedia 기사에서 :
토 포리 게이트는 보편적입니다. 이것은 모든 부울 함수 f (x1, x2, ..., xm)에 대해 x1, x2, ..., xm 및 0 또는 1로 설정된 일부 추가 비트를 취하는 Toffoli 게이트로 구성된 회로가 있음을 의미합니다. x1, x2, ..., xm, f (x1, x2, ..., xm) 및 일부 추가 비트 (가비지). 본질적으로 이것은 Toffoli 게이트를 사용하여 가역적 인 방식으로 원하는 부울 함수 계산을 수행하는 시스템을 구축 할 수 있음을 의미합니다.
이는 부울 함수가 Toffoli 게이트로만 구성 될 수 있음을 간단히 의미합니다.
부울 함수는 일반적으로 OR, AND 및 NOT 게이트로 구성되며 부울 함수를 형성하기 위해 결합 될 수 있습니다. NOR 게이트 또는 NAND 게이트에서만 동일하다는 것이 널리 알려져 있습니다.
토 포리 게이트는 다음과 같이 요약 될 수 있습니다.
첫 번째와 두 번째 출력은 항상 첫 번째와 두 번째 입력과 같기 때문에 우리는이를 분담 할 수 있습니다. 그래서 우리는 :
이를 통해 NAND 게이트를 다음과 같이 정의 할 수 있습니다.
NAND 게이트는 보편적이고 NAND 게이트는 Toffoli 게이트로 정의 될 수 있으므로, Toffoli 게이트는 보편적이다.
AND 및 NOT 게이트를 직접 구성하여 Toffoli가 보편적임을 증명하는 다른 방법이 있습니다.
그런 다음 De Morgan의 법칙을 사용하여 OR 게이트를 구성 할 수 있습니다 .
질문이 수정되고 범위가 변경되었으므로 수정 :
첫째, 나는 양자 컴퓨팅을 이해하지 못합니다. 따라서 잘못된 것이 있으면 의견을 추가하십시오. 나는이 답변을 완성시키기 위해 약간의 연구를했고 이것으로 끝났습니다.
Toffoli 게이트는 가역적입니다 (그러나 위에서 사용 된 Toffoli는 그렇지 않습니다). 즉, 계산으로 수행 한 모든 작업을 취소 할 수 있습니다. 이것은:
즉, Toffoli가 두 번 적용되는 경우 트리플 (a, b, c)의 경우 원래 입력이 출력으로 표시됩니다.
양자 게이트는 가역적이어야하기 때문에 가역성이 중요하므로, 이에 따라 (클래식) 토 포리 게이트가 양자 게이트로 사용될 수있다.
여기 에 설명 된 것처럼 Deutsch 게이트는 Toffoli 게이트와 유사한 방식으로 정의되지만 클래식 게이트 대신 수량 게이트입니다.
이런 식으로 Toffoli 게이트는 다음과 같은 Deutsch 게이트의 특별한 경우입니다.
Toffoli 게이트는 고전적인 계산을 수행하지만 위상 편이 연산이 없으므로 Toffoli 게이트를 90도 동안 만 사용할 수 있습니다 () 위상 편이 (및 여러 게이트를 결합하여 90 도의 배수를 얻음). 그러나 이것은 또한 상태 sobrepositions를 만드는 데 사용될 수 없다는 것을 의미합니다. 90도 이하의 각도에서 위상 편이가 필요하기 때문에 Toffoli 게이트는 보편적 인 양자 게이트가 아닙니다.
우리가하다 마드 게이트에 Toffoli 게이트를 결합하면 범용 양자 Tgate 세트를 얻을 수 있습니다. 이것이 바로 Deutsch gate가하는 일입니다.
흥미로운 참고 자료는 여기 , 여기 및 여기 에서 찾을 수 있습니다 . Deutsch 변환의 기초를 보여주는 유용한 참조 가 여기 있지만 링크는 암호로 보호되어 있습니다.