Vision Quanten-Internet by Gösta Fürnkranz

Autor:Gösta Fürnkranz
Die sprache: deu
Format: epub
ISBN: 9783662584538
Herausgeber: Springer Berlin Heidelberg

2.5.3 Quantenlogische Gatter

Klassische Computer verwenden für die maschinelle Umsetzung ihrer Algorithmen logische Schaltungen aus einem oder mehreren Transistoren. Heutige Mikroprozessoren besitzen Milliarden von Logikgattern. Sehr oft wird dabei das XOR-Gatter verwendet (exklusives Oder). Es entspricht einer bitweisen Addition beider Eingänge modulo 2. Das heißt, immer wenn die Eingänge am Gatter mit ungleichen Bits belegt sind, erzeugt das Gatter eine logische 1 („wahr“), bei gleichen Eingängen eine logische 0 („falsch“). Symbolisch kann das durch einen Schaltplan oder eine Wahrheitstafel (Abb. 2.4b) dargestellt werden.

Das quantenlogische CNOT-Gatter (Abb. 2.4c) erweitert die Charakteristik des XOR, denn es hat zwei Eingänge und zwei Ausgänge. Anhand der Wahrheitstafel sieht man, dass der Zustand des ersten Qubits (Kontrollbit) nach der Gatteroperation unverändert bleibt, der Wert des zweiten Qubits (Targetbit) dagegen der Logik des klassischen XOR folgt: Es wird genau dann invertiert, wenn das Kontrollbit auf 1 gesetzt wird. Ebenso erkennt man den „akausalen“ Charakter: Die Operation läuft vorwärts wie rückwärts völlig gleich ab, diese Zeitumkehrinvarianz ist typisch für Rechenprozesse in einem Quantencomputer. Ein weiterer wichtiger Unterschied ist, dass Superpositionszustände als Kontroll- und Targetbits verwendet werden können – und aus diesen auch spezielle korrelierte Zustände gebildet werden können.

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