Kuantum Kapıları ve Qiskit'te Temel İşlemler: Hadamard'tan CNOT'a - 2

⏳ Estimated Reading Time: 3 min

 

Giriş

Önceki makalemizde;(Makale -1) Qiskit'in kurulumunu ve temel kuantum kavramlarını ele almıştık. Bu makalede, kuantum bilgisayarların temel yapı taşları olan kuantum kapılarına odaklanacağız. Qiskit kullanarak bu kapıların nasıl uygulanacağını ve iki qubit'li devrelerde dolanıklık nasıl oluşturulacağını öğreneceğiz.

Kuantum Kapıları Nedir?

Kuantum kapıları, kuantum bilgisayarların işlem birimleridir. Klasik mantık kapılarından farklı olarak, kuantum kapıları qubit'lerin durumunu değiştirir veya birbirine bağlar. Kuantum kapıları, süperpozisyon ve dolanıklık gibi kuantum özelliklerinden yararlanır.

Önem

Kuantum kapıları, kuantum algoritmalarını uygulamak ve kuantum bilgisayarların gücünden yararlanmak için vazgeçilmezdir. Onlar olmadan, kuantum bilgisayarlar sadece teorik kalırdı.

Temel Kuantum Kapıları

a. Pauli Kapıları

X (NOT) Kapısı: Klasik NOT kapısının kuantum versiyonu. Bir qubit'in durumunu tersine çevirir (0 -> 1, 1 -> 0).

circuit.x(0)  # 0. qubit'in durumunu değiştirir{codeBox}

Y Kapısı: Qubit'in durumunu değiştirir ancak bu, farklı bir eksen etrafında yapılır, bu da qubit'in fazını etkiler.

circuit.y(0)  # 0. qubit'e y kapısı uygular{codeBox}

Z Kapısı: Qubit'in fazını değiştirir ancak durumu (0 veya 1) aynı kalır.

circuit.z(0)  # 0. qubit'in fazını değiştirir{codeBox}

b. Hadamard (H) Kapısı

Hadamard kapısı, qubit'i süperpozisyon durumuna sokar, yani qubit'in hem 0 hem de 1 olma olasılığı eşitlenir.

circuit.h(0)  # 0. qubit'i süperpozisyona sokar{codeBox}

c. CNOT (Controlled-NOT) Kapısı

CNOT kapısı, bir kontrol qubit'i ve bir hedef qubit'i kullanır. Kontrol qubit'i 1 ise, hedef qubit'in durumu değiştirilir. Bu, dolanıklık oluşturmanın temel yollarından biridir.

circuit.cx(control_qubit, target_qubit)  # control_qubit 1 ise target_qubit'in durumu tersine döner{codeBox}

İki Qubit'li Devreler ve Dolanıklık

Dolanıklık: İki veya daha fazla qubit arasında öyle bir bağ kurar ki, birinin durumu diğerini etkiler. 

Örnek Devre: İki qubit kullanarak bir dolanıklık örneği:

from qiskit import QuantumCircuit

from qiskit_aer import AerSimulator

from qiskit.primitives import StatevectorSampler

from qiskit.visualization import plot_histogram

# İki qubit'li bir devre oluşturuyoruz

circuit = QuantumCircuit(2, 2)

# İlk qubit'i süperpozisyona sokuyoruz

circuit.h(0)

# CNOT kapısı ile dolanıklık oluşturuyoruz

circuit.cx(0, 1)

# Qubit'leri ölçüyoruz

circuit.measure_all()

# Devreyi görselleştir

circuit.draw('mpl')

# Simülatörde çalıştır

simulator = AerSimulator()

sampler = StatevectorSampler()

# Devreyi çalıştır - burada devreyi bir liste içinde veriyoruz

job = sampler.run([circuit])

result = job.result()

# Sonuçları al - StatevectorSampler için sonuçlar doğrudan 'result' içinde bulunur

counts = result[0].data.meas.get_counts()  # 'result' bir liste ve içindeki her bir öğe bir QuantumCircuit için sonuçlar içerir

# Sonuçları görselleştir

plot_histogram(counts){codeBox}

Görselleştirme ve Analiz

Kernel Çıktısı:

Devre Şeması:

Bu devrenin sonucu, her iki qubit'in dolanıklık nedeniyle birbirine bağlı olduğunu gösterir. 

Histogramdan, her iki qubit'in aynı duruma sahip olduğunu (00 veya 11) görebilirsiniz, bu da dolanıklığın kanıtıdır.

Sonuç ve Gelecek Makaleler

Bu makalede, temel kuantum kapılarını ve Qiskit'te nasıl kullanılacağını öğrendik. Dolanıklık, kuantum hesaplamanın temel kavramlarından biridir ve bu kapılarla nasıl oluşturulduğunu gördük. Serinin sonraki makalelerinde, daha karmaşık kuantum kapıları, algoritmalar ve kuantum hata düzeltme tekniklerini ele alacağız.

Kaynaklar:

1. Qiskit Documentation
2. IBM Quantum Lab (Ücretsiz hesap açın).

Herhangi bir sorunuz veya öneriniz olursa, lütfen makale altında belirtiniz.{alertSuccess}