Porte de Toffoli

Dans le de l'informatique, la porte de Toffoli de , inventée par le Tommaso Toffoli , est une porte de logique réversible de du universel , ainsi il signifie que n'importe quel circuit réversible peut être construit des portes de Toffoli. On le connaît également comme " ; commandé-commandé-not" ; porte, qui décrit également son action.

Fond

Un L de la porte de logique est réversible si, pour tout y de rendement, il y a un unique X d'entrée tels qu'appliquant le L ( X ) = le y . Si un L de porte est réversible, il y a un inverse L &prime de porte de ; quel de cartes y au X pour lequel L ( X ) = y . Des portes de logique communes, PAS est réversible, comme peut être vu de son ci-dessous truthtable.

Porte d'universalité et de Toffoli

N'importe quelle porte réversible doit avoir le même nombre de peu d'entrée et de rendement, par le principe de casier . Pour un bit entré, il y a deux portes réversibles du possible . L'une d'entre elles n'est pas. L'autre est la porte d'identité qui trace son entrée au rendement sans changement. Pour deux bits entrés, la seule porte non triviale est la porte de XOR réversible que XORs le premier peu au deuxième peu et laisse au premier peu inchangée.

Portes de logique relatives

La porte de Fredkin de est une porte de bit du réversible 3 qui permute les deux derniers bits si le premier peu est 1 ; commandé-permuter l'opération.

le n - la porte de Toffoli de peu est une généralisation de porte de Toffoli. Elle prend le X ₁, le X ₂,…, n de peu du n de _{du X en tant que peu du n d'entrées et de sorties. Le premier &minus du n ; le peu produit par 1 est juste le X ₁,…, &minus du n de _{du X ; 1}. Le dernier peu de rendement est ( X ₁ ET… ET &minus de n de _{de X ; 1}) n} de _{du X de XOR.
La porte de Toffoli peut être réalisée par cinq portes de quantum de two-qubit, ainsi son coût de quantum est cinq.}

que cette porte est l'un des cas de réversible-porte qui peuvent être modelés avec des boules de billard, la modélisation de boule de billard a été présenté par Fredkin et Toffoli en son papier, un exemple de la façon dont les collisions sont employées pour modeler une porte électronique est montré dans la figure.

Relation à l'informatique quantique

N'importe quelle porte réversible peut être mise en application sur un ordinateur de Quantum de , et par conséquent la porte de Toffoli est également un opérateur de quantum. Cependant, la porte de Toffoli ne peut pas être utilisée pour le calcul universel de Quantum de , bien qu'il signifie qu'un ordinateur de quantum peut mettre en application tous les calculs classiques possibles. Bien qu'elle ne puisse être jamais mise en application dans un ordinateur réel de quantum, la porte de Toffoli a déjà joué un rôle important dans la recherche théorique sur l'informatique quantique ; par exemple dans le Quantum de correction d'erreurs.

Voir également

Porte de Fredkin de
de calcul réversible
Informatique quantique
Quantum programmant

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