QuellengeprüftLevel 1
Pauli-Z-Gatter
Das Pauli-Z-Gatter ist das Phasen-Flip-Gatter, das |0⟩ unverändert lässt und |1⟩ auf -|1⟩ abbildet.
Was es bedeutet
Das Pauli-Z-Gatter wendet eine Phase von -1 auf die |1⟩-Komponente an.Seine Matrixdarstellung ist σ_z = [[1,0],[0,-1]].Auf der Bloch-Kugel entspricht es einer π-Rotation um die z-Achse.Es ist diagonal in der Rechenbasis mit Eigenwerten +1 und -1.Alltagsvergleich
Das Pauli-Z-Gatter ist wie das Hinzufügen eines Minuszeichens zur Zahlseite einer Münze ohne sie umzudrehen.
Wie das Umkehren der Drehrichtung eines Kreisels ohne seine Orientierung zu ändern.
Häufige Missverständnisse
- Das Pauli-Z-Gatter kippt NICHT |0⟩ und |1⟩ -- es ändert nur die Phase von |1⟩.
- Der Phasen-Flip ist bei einer einzelnen Z-Basis-Messung NICHT beobachtbar.
Das Wichtigste
- Das Pauli-Z-Gatter wendet einen Phasen-Flip an: Z|0⟩ = |0⟩, Z|1⟩ = -|1⟩.
- Auf der Bloch-Kugel ist es eine 180-Grad-Rotation um die z-Achse.
- |0⟩ und |1⟩ sind Eigenzustände von Z.
Verständnis prüfen
Was ist Z|+⟩?
- A.|+⟩
- B.|−⟩
- C.|0⟩
- D.|1⟩
Antwort anzeigen
Antwort: B. |−⟩
Warum: Z|+⟩ = (|0⟩-|1⟩)/√2 = |−⟩.
Baut auf
Primärquelle: Barenco et al., Phys. Rev. A 52, 3457 (1995), doi:10.1103/PhysRevA.52.3457
Praktisch lernen
Dieses Konzept ist Teil eines Curriculums mit 46 Leveln, einem interaktiven Simulator und Lumen — einem Tutor, dessen Antworten vor der Anzeige geprüft werden. Level 1–5 sind kostenlos.