1-Qubit-Gatter

1-Qubit-Gatter sind unitäre Operatoren im HILBERT-Raum eines einzelnen Qubits, lassen sich also als -Matrizen darstellen. Nachfolgende Tabelle zeigt eine Liste gebräuchlicher 1-Qubit-Operationenen, wie sie in Schaltkreisen für Quantencomputer häufig verwendet werden.

Tabelle: Gebräuchliche 1-Qubit-Operationen und ihre Schaltkreissymbole

PAULI-X (NOT)
PAULI-Y
PAULI-Z
HADAMARD
Phasengatter
Diskretes Phasengatter

Beispiel A: Bitflip, NOT-Gatter

Durch die Anwendung des PAULI-X-Operators werden die logischen Zustände und aufeinander abgebildet. Dies entspricht einer logischen Negation bzw. einem Nicht-Gatter.

Beispiel B: Kontrollierter Phasenflip

Der PAULI-Z-Operator versieht ein Qubit mit einer komplexen Phase abhängig davon, ob es den Wert 1 hat. Die Operation bildet einen Spezialfall des Phasengatters mit .

Beispiel C: Hadamard-Gatter

Das HADAMARD-Gatter bildet die logischen Zustände und und deren Superpositionen aufeinander ab:

Diese Operation wird in vielen Quantenschaltkreisen benötigt, um vom quantenmechanischen Superpositionsprinzip Gebrauch zu machen.

• Rotation der Bloch-Kugel
• Y-Z-Darstellung