Bramki kwantowe to elementarne jednostki służące do programowania komputerów kwantowych.
Każda bramka kwantowa może oddziaływać na 1 lub więcej kubitów. Bramki kwantowe są reprezentowane przez macierze o rozmziarach 2x22x2. Działanie wykonywane przez bramkę kwantową na kubicie to mnożenie wektora stanu kubitu przez macierz odpowiadającą danej bramce. Wszystkie bramki kwantowe muszą być odwracalne, czyli ich wejście musi móc zostać przewidziane na podstawie ich wyjść.
Wykorzystamy bramki Hadamarda (H), w celu uzyskania superpozycji stanów, a także kontrolowaną bramkę NOT (CX lub CNOT), w celu splątania ze sobą zmiennych reprezentujących foton i bombę.
Pomiar wyjścia obwodu będzie teraz procesem probabilistycznym. Interesujący nas wynik, w którym bomba nie wybuchła i aktywowany został detektor A, powinniśmy odczytać z prawdopodobieństwem zbliżonym do 25%.
Do najprostszych i najpopularniejszych bramek kwantowych należy bramka X zapisana jako macierz:
Jest odpowiednikiem klasycznej bramki NOT. Jej przykładowe użycie na kubicie w stanie |ψ〉= α|0〉+ β|1〉obrazują obliczenia:
W poniższej komurce z kodem znajduje się krótki program definiujący obwód kwantowy. Na 1 kubicie zainicjalizowanym (domyślnie) stanem |0〉 stosuje operację X, a następnie odczytuje wynik.
Kolejnym etapem jest odczyt wyniku obwodu kwantowego. W tym przypadku obwód będzie zwracał ten sam wynik
w sposób determistyczny. Dlatego można sprawdzić wynik pojedyńczego uruchomienia obwodu. W tym przypadku jednokrotnie została zmierzona wartość1, co jest spodziewanym wynikiem po zastosowaniu operacji NOT na stanie wejściowym |0〉.
Ponieważ zazwyczaj stany mają charakter probabilistyczny, często do wizualizacji wyników używa się histogramu rozkładu zmierzonych wartości. Dla tego przypadku będzie to histogram z pojedyńczą wartością i prawdopodobieństwem odczytu 100%
