Pauli-Z Gate (Phase Flip): Interactive Explainer

Q: 파울리-Z는 무엇을 하나요? |0⟩이나 |1⟩에는 아무것도 하지 않는 것 같은데요.

파울리-Z는 |0⟩을 그대로 두고 |1⟩의 부호를 뒤집습니다. 기저 상태만 보면 아무 일도 일어나지 않은 것 같지만, Z는 중첩을 분명히 변화시킵니다. |+⟩에 Z를 적용하면 |−⟩이 나옵니다.

Q: Z는 자기 자신이 역원인가요?

네. Z² = I. Z를 두 번 적용하면 원래 상태로 돌아갑니다.

파울리-Z 게이트는 기저 상태만 본다면 아무것도 하지 않는 것처럼 보입니다: |0⟩은 그대로 |0⟩, |1⟩은 −|1⟩이 됩니다. 표준 기저에서만 측정한다면 마이너스 부호는 보이지 않습니다.

그러나 변화는 실재합니다. |+⟩에 Z를 적용하면 |−⟩이 나옵니다. 위 데모가 |+⟩에서 시작하는 이유입니다. 블로흐 구에서 Z는 z축을 중심으로 한 180° 회전입니다.

파울리-X: x축을 중심으로 한 180° 회전 (양자 NOT).
파울리-Y: y축을 중심으로 한 180° 회전.
T 게이트: z축을 중심으로 한 45° 위상 회전 (Z = T⁴).
양자 게이트란 무엇인가? 포괄 개념.

자주 묻는 질문

파울리-Z는 무엇을 하나요? |0⟩이나 |1⟩에는 아무것도 하지 않는 것 같은데요.

맞습니다. 파울리-Z는 |0⟩을 그대로 두고 |1⟩의 부호만 뒤집습니다. 기저 상태만 봤을 때는 차이를 알 수 없습니다. 그러나 Z는 중첩을 분명히 변화시킵니다: |+⟩에 Z를 적용하면 |−⟩이 나옵니다. 그 위상 뒤집기는 적절한 기저에서 측정하면 탐지할 수 있습니다.

Z는 자기 자신이 역원인가요?

네. Z² = I. Z를 두 번 적용하면 원래 자리로 돌아갑니다.