量子门

在量子计算，特别是量子线路的计算模里面，一个量子门 (Quantum gate，或量子逻辑门)是一个基本的，操作一个小数量量子比特的量子线路 。它是量子线路的基础，就像传统逻辑门跟一般数字线路之间的关系。
与多数传统逻辑门不同，量子逻辑门是可逆的。 然而，传统的计算可以只使用可逆的门表示· 举例来说，可逆的Toffoli门 可以实做所有的布尔函数。 这个门有一个直接等同的量子门，也因此代表量子线路可以模拟所有传统线路的操作。
量子逻辑门使用酉矩阵表示。 就像常见的逻辑门一般是针对一个或两个比特进行操作，常见的量子门也是针对一个或两个量子比特进行操作。 这也代表这一些量子门可以以2 × 2或者4 × 4的酉矩阵表示。

量子门常使用矩阵表示，操作K个量子比特的门可以用2^k x 2^k 的酉矩阵表示。 一个门输入跟输出的量子比特数量必须要相等。 量子门的操作可以用代表量子门的矩阵与代表量子比特状态的向量作相乘来表示。

一个万能量子门的集合，是一个任何量子线路均可以用这一些门实做出来的集合。也就是说，任何其他的单位操作均可以从这个集合组合出一个有限长度的序列来表示。 技术上来说，因为可能的量子门数目是不可数的，而从有限大的集合取出的有限长度的序列则是可数的，所以不可能达成。为了解决这个问题，我们只要求这一个有限大小的集合可以组合出近似任何量子运算的序列。Solovay–Kitaev theorem保证这一件事情可以有效达成。