Komputasi Klasik pada Komputer
Kuantum
Seperti yang ditunjukkan sebelumnya,
alasan sirkuit kuantum tidak dapat digunakan untuk secara langsung
mensimulasikan sirkuit klasik adalah karena gerbang logika kuantum kesatuan
secara inheren reversibel, sedangkan banyak klasik gerbang logika seperti
gerbang secara inheren tidak dapat diubah.Setiap rangkaian klasik dapat diganti
dengan rangkaian ekivalen yang hanya berisi reversible elemen, dengan
memanfaatkan gerbang reversibel yang dikenal sebagai gerbang Toffoli. Gerbang
Toffoli memiliki tiga bit input dan tiga bit output, dua di antaranya adalah bit
kontrol yang tidak terpengaruh oleh aksi gerbang Toffoli.
Gerbang Toffoli telah
digambarkan sebagai gerbang klasik, tetapi juga dapat diimplementasikan sebagai
gerbang logika kuantum. Menurut definisi, implementasi logika kuantum dari
Toffoli gate hanya mengubah status basis komputasi dengan cara yang sama
seperti Toffoli . klasik gerbang.
Paralelisme Kuantum
Paralelisme kuantum adalah
fitur mendasar dari banyak algoritma kuantum. Secara heuristik, dan dengan risiko
penyederhanaan yang berlebihan, paralelisme kuantum memungkinkan komputer
kuantum untuk mengevaluasi fungsi f(x) untuk banyak nilai x yang berbeda secara
bersamaan.
Algoritma Deutsch
Modifikasi sederhana menunjukkan
bagaimana rangkaian kuantum dapat mengungguli yang klasik dengan menerapkan
algoritma Deutsch (kami benar-benar menyajikan versi yang disederhanakan dan
ditingkatkan dari algoritma asli; lihat 'Sejarah dan selanjutnya membaca 'di
akhir bab). Algoritma Deutsch menggabungkan paralelisme kuantum dengan sifat
mekanika kuantum yang disebut interferensi.
Perbedaan antara pararelisme kuantum dan klasik kuantum perbedaannya adalah
bahwa dalam klasik komputer dua alternatif ini selamanya mengecualikan satu
sama lain,dalam komputer kuantum mungkin untuk dua alternatif mengganggu satu
sama lain untuk menghasilkan beberapa properti global dari fungsi f, dengan
menggunakan sesuatu seperti gerbang Hadamard untuk menggabungkan kembali alternative
yang berbeda, seperti yang dilakukan dalam algoritma Deutsch. Inti dari banyakya
desain dari algoritma kuantum adalah bahwa pilihan fungsi dan transformasi
akhir yang cerdas memungkinkan penentuan efisien informasi global yang tidak
dapat dicapai dengan cepat pada komputer klasik.
Algoritma Deutsch–Jozsa
Algoritma Deutsch adalah kasus
sederhana dari algoritma kuantum yang lebih umum, yang akan kita sebut sebagai
algoritma Deutsch–Jozsa. Algoritme Deutsch-Jozsa adalah contoh pertama dari
algoritme kuantum yang berkinerja lebih baik daripada algoritme klasik terbaik.
Ini menggunakan properti kuantum seperti interferensi kuantum (seperti yang
ditunjukkan di sini dalam percobaan celah ganda ) yang memungkinkan kita untuk
mencari solusi untuk masalah kita.
