שער פרדקין

שער פרדקין (באנגלית: Fredkin Gate) הוא שער קוונטי המבוסס על שלושה קיוביטים. השער הומצא על ידי אדוארד (אד) פרדקין. השער ידוע גם כ-"שער החלפה מבוקר" (באנגלית: controlled-SWAP).
 הגדרה 
לשער שלוש כניסות ושלוש יציאות המוגדרות כך: כניסת בקרה (), שתי כניסות מטרה () ושתי יציאות (). מטרת השער היא לבצע החלפה בין שני הקיוביטים, אם ורק אם קיוביט הבקרה () דלוק.

 דרך הפעולה 
כאשר כניסת הבקרה () כבויה, השער מעתיק את  ל-, ואת  ל-. אולם, כאשר כניסת הבקרה () דולקת, השער מעתיק את  ל-, ואת  ל-. בנוסף, השער לא משפיע על קיוביט הבקרה (). משום כך פעולת השער הפיכה ואינה מאבדת מידע בתהליך.

לכן גם מכונה שער זה כ-"שער החלפה מבוקר", מפני שהוא מחליף בין שני קיוביטים בתנאי (כלומר – שניתן להדליקו ולכבותו). 

 ייצוג של השער בדרכים שונות 

 טבלת אמת 
 כניסה יציאה C  I1  I2 C  O1  O2  0    0    0    0    0    0   0  0  1  0  0  1  0  1  0  0  1  0  0  1  1  0  1  1  1  0  0  1  0  0  1  0  1  1  1  0 1  1  0  1  0  1  1  1  1  1  1  1

 מטריצה מייצגת 

 הגדרה לוגית 

 הגדרה בקוד (פייתון) 
def fredkin(i_1: bool, i_2: bool, c: bool):
    """שער פרדקין עבור מערכת קלאסית
    מחזיר: tuple באורך 3 כאשר (o_1, o_2, c)"""

    if c:
        return i_1, i_2, c
    else:
         return i_2, i_1, c

 שימושים 

 - מעגל סוכם לוגי מלא של שלושה קיוביטים 
השער משמש ליצירת מעגלים לוגיים המסוגלים לסכום 3 קיוביטים שונים (כמתואר בהמשך).

 דוגמאות 
דוגמה נפוצה לשימוש בשער פרדקין היא "מעגל סוכם לוגי מלא של 3 קיוביטים". המעגל מסוגל לסכום שלושה קיוביטים ולפלוט שני קיוביטים המתארים את סכומם כמספר בינארי.
מרכז|ממוזער|533x533 פיקסלים|בתמונה ניתן לראות את שרטוט המעגל. הביטים 0 ו-1 הם קבועים (בתחילת ההרצה, ערכיהם יהיהו 0 ו-1 בהתאמה). הביטים p, q ו-r מייצגים את המשתנים הנסכמים (באופן קלאסי, יוכל כל משתנה לייצג את המספר 0 או המספר 1). פלט הבקרה אינו משנה את הקיוביטים המקוריים (קרי p ו-q). בנוסף, פלט האשפה חסר משמעות ומהווה תוצר לוואי של אלגוריתם המעגל. איחוד תוצאות הפלטים: "זוגיות" ו-"שארית", משמעו מספר הסכום בבינארית (כאשר "זוגיות" מסמן את הספרה הראשונה, ו-"שארית" את הספרה השנייה. למשל, עבור הסכום '2', "זוגיות" יהיה כבוי ו-"שארית" יהיה דלוק). 

 ראו גם 

 שערים קוונטיים
 מחשוב קוונטי
 מכניקת הקוונטים
 שערים לוגיים

קטגוריה:חישוב קוונטי