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위상(S) 게이트
S 게이트(위상 게이트)는 |1⟩에 90도 위상 회전을 적용하여 |1⟩을 i|1⟩으로 매핑하고 |0⟩은 변경하지 않습니다. Z 게이트의 제곱근입니다.
무슨 뜻인가요
S 게이트는 sqrt(Z) 게이트라고도 불리며, |1⟩ 상태에 i(π/2 라디안)의 상대적 위상을 적용합니다.행렬은 [[1,0],[0,i]]입니다.블로흐 구에서 z축에 대한 90도 회전에 대응합니다.S²= Z이므로 Z의 제곱근입니다.클리포드 군의 핵심 요소입니다.일상 비유
S 게이트는 시계 바늘을 90도 돌리는 것과 같습니다 -- 두 번 하면 반 바퀴(Z 게이트)가 됩니다.
광학에서 편광 위상을 90도 이동시키는 사분파장판을 추가하는 것으로 생각하세요.
흔한 오해
- S 게이트는 자체 역원이 아닙니다 -- S를 두 번 적용하면 I가 아닌 Z가 됩니다.
- S 게이트는 중첩을 만들지 않습니다 -- |1⟩의 위상만 수정합니다.
핵심 정리
- S|0⟩ = |0⟩, S|1⟩ = i|1⟩.
- S² = Z이므로 S는 Z의 제곱근입니다.
- S 게이트는 클리포드 군의 핵심 요소입니다.
이해했는지 확인해 보세요
S 게이트를 두 번 적용하면 어떤 게이트가 됩니까?
- A.항등(I)
- B.파울리-X
- C.파울리-Z
- D.아다마르
정답 보기
정답: C. 파울리-Z
이유: S² = Z. S 게이트는 Z의 제곱근이므로 두 번 적용하면 파울리-Z 게이트가 됩니다.
먼저 알아야 할 개념
원 출처: Barenco et al., Phys. Rev. A 52, 3457 (1995), doi:10.1103/PhysRevA.52.3457