出典検証済みレベル 2
位相(S)ゲート
Sゲート（位相ゲート）は|1⟩に90度の位相回転を適用し、|1⟩をi|1⟩にマッピングし|0⟩は変更しません。Zゲートの平方根です。
どういう意味か
Sゲートはsqrt(Z)ゲートとも呼ばれ、|1⟩状態にi（π/2ラジアン）の相対位相を適用します。行列は[[1,0],[0,i]]です。ブロッホ球ではz軸周りの90度回転に対応します。S² = Zなのでzの平方根です。クリフォード群の重要な要素です。日常のたとえ
Sゲートは時計の針を90度回すようなものです -- 2回で半回転（Z）になります。
光学で偏光位相を90度シフトする四分波長板のようなものです。
よくある誤解
- Sゲートは自己逆元ではありません -- Sを2回適用するとZになります。
- Sゲートは重ね合わせを作りません -- |1⟩の位相のみ変更します。
要点
- S|0⟩ = |0⟩, S|1⟩ = i|1⟩。
- S² = ZなのでSはZの平方根です。
- Sゲートはクリフォード群の重要な要素です。
理解度チェック
Sゲートを2回適用するとどのゲートになりますか？
- A.恒等(I)
- B.パウリX
- C.パウリZ
- D.アダマール
答えを見る
答え: C. パウリZ
理由: S² = Z。Sゲートは2回適用するとパウリZゲートになります。
前提となる概念
一次資料: Barenco et al., Phys. Rev. A 52, 3457 (1995), doi:10.1103/PhysRevA.52.3457