Ворота Тоффоли
-
Основы обратимых вычислений
- Обратимые вычисления — это вычисления, которые могут быть выполнены в обратном порядке.
- Обратимость важна для квантовых вычислений, где квантовые состояния могут быть восстановлены.
-
Логический элемент Тоффоли
- Элемент Тоффоли — это универсальный обратимый логический элемент, который может быть использован для создания любой логической функции.
- Он был предложен в 1980 году и может быть реализован с использованием квантовых вентилей.
-
Принцип работы и универсальность
- Элемент Тоффоли инвертирует целевой кубит, если два других кубита равны 1.
- Он является обратимым элементом, если существует обратная функция, которая преобразует выходные данные в входные.
- Он универсален, так как может выполнять любую логическую функцию с использованием дополнительных битов.
-
Связь с квантовыми вычислениями
- Квантовые компьютеры могут использовать обратимые элементы для выполнения классических вычислений.
- Однако элемент Тоффоли не является универсальным для квантовых вычислений, и для этого требуется комбинация с другими квантовыми элементами.
-
Реализация и квантовые эксперименты
- В 2009 году был успешно реализован квантовый вентиль Тоффоли.
- Существуют различные методы реализации элемента Тоффоли, включая использование квантовых вентилей и многочастичного взаимодействия.
-
Дополнительные сведения
- Существуют связанные логические элементы, такие как вентиль Фредкина и вентиль Дойча.
- Вентиль Марголуса является упрощенным вариантом элемента Тоффоли и требует меньше CNOT-вентилей.
- Вентиль Итоффоли был реализован с использованием сверхпроводящих кубитов.