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泡利X门
泡利X门是经典NOT门的量子等价物，将|0⟩翻转为|1⟩，|1⟩翻转为|0⟩，对应布洛赫球上绕x轴的180度旋转。
这是什么意思
泡利X门也称为比特翻转门或量子NOT门，是量子计算中广泛使用的三个泡利矩阵之一。矩阵表示为σₓ = [[0,1],[1,0]]。在布洛赫球上对应绕x轴的π旋转。它是厄米且幺正的（X = X† = X⁻¹），因此是自逆的。在量子纠错、量子隐形传态和构造更复杂的门中是基础性的。生活类比
泡利X门就像一个电灯开关——它将状态从关（|0⟩）翻转到开（|1⟩），反之亦然。
想象把硬币从正面翻到反面——上面的那一面现在朝下。
常见误解
- 泡利X门不仅仅是经典NOT门——当应用于叠加态时，它交换振幅而不是坍缩状态。
- 泡利X门不会测量或观察量子比特——它是相干变换状态的幺正操作。
要点总结
- 泡利X门翻转|0⟩ ↔ |1⟩，作为量子NOT门。
- 在布洛赫球上是绕x轴的180度旋转。
- 它是厄米的（X = X†）且自逆的（X² = I）。
检验你的理解
当|+⟩ = (|0⟩+|1⟩)/√2时，X|+⟩是什么？
- A.|−⟩
- B.|+⟩
- C.|0⟩
- D.|1⟩
查看答案
答案: B. |+⟩
原因: X|+⟩ = X(|0⟩+|1⟩)/√2 = (|1⟩+|0⟩)/√2 = |+⟩。|+⟩态是X门的特征值为+1的本征态。
先修概念
一次文献: Barenco et al., Elementary gates for quantum computation, Phys. Rev. A 52, 3457 (1995), doi:10.1103/PhysRevA.52.3457