Introducción

Hemos visto algunos efectos interesantes con qubits individuales y compuertas de un solo qubit, pero el verdadero poder de la computación cuántica se realiza a través de las interacciones entre qubits. En esta sección, presentaremos compuertas de múltiples qubits y exploraremos los comportamientos interesantes de los sistemas multi-qubit.

Por lo general, las compuertas que se pueden implementar directamente en el hardware actuarán solo en uno o dos qubits. En nuestros circuitos, podemos querer usar compuertas complejas que actúen sobre una gran cantidad de qubits. Afortunadamente, esto no será un problema. Con las compuertas de uno y dos qubits que nos proporciona el hardware, es posible construir cualquier otra compuerta.

En este capítulo, primero presentaremos las compuertas multi-qubit más básicas, así como las matemáticas utilizadas para describirlas y analizarlas. Luego, mostraremos cómo probar que estas compuertas se pueden usar para crear cualquier algoritmo cuántico posible. Después, el capítulo concluye examinando los usos a pequeña escala de las compuertas cuánticas. Por ejemplo, vemos cómo construir compuertas de tres qubits como Toffoli a partir de operaciones con uno y dos qubits.

Esta es una Toffoli con 3 qubits (q0,q1,q2) respectivamente. En este ejemplo de circuito, q0 está conectado con q2 pero q0 no está conectado con q1.