Przejdź do zawartości

Kubit

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Graficzne przedstawienie kubitu na sferze Blocha. Dla stanu kwantowego amplitudy prawdopodobieństwa dane są zależnościami: oraz
Po wykonaniu na kubicie pomiaru, znajdzie się on:
z prawdopodobieństwem w stanie
z prawdopodobieństwem w stanie

Kubit (ang. qubit od quantum bit, bit kwantowy) – najmniejsza i niepodzielna jednostka informacji kwantowej.

Z fizycznego punktu widzenia kubit jest kwantowomechanicznym układem opisanym dwuwymiarową przestrzenią Hilberta – wobec czego różni się od klasycznego bitu tym, że może znajdować się w dowolnej superpozycji dwóch stanów kwantowych. Jako model fizyczny kubitu najczęściej podaje się przykład cząstki o spinie ½, np. elektronu, lub polaryzację pojedynczego fotonu. Kubitem może też być kropka kwantowa, a dokładnie – jej ładunek.

Powiązanym pojęciem jest „ebit”, oznaczający jednostkę splątania kwantowego[1].

Nazwa kubit (ang. qubit) po raz pierwszy pojawiła się w 1995 roku w pracy Quantum coding amerykańskiego fizyka Benjamina Schumachera, w której uogólnił on do przypadku kwantowego twierdzenie Shannona o kodowaniu informacji klasycznej. Praca Schumachera okazała się podwaliną rozważań teoretycznych na temat kwantowego kodowania informacji[2].

Definicja

[edytuj | edytuj kod]

Niech będzie dwuwymiarową przestrzenią Hilberta nad ciałem zespolonym o bazie ortonormalnej Kubit reprezentowany jest przez unormowany wektor w tej przestrzeni:

gdzie - liczby zespolone zwane amplitudami prawdopodobieństwa, spełniające warunek unormowania:

Dowolny stan kubitu jest więc zadany przez kombinację liniową wektorów bazowych.

Sens fizyczny liczb i jest następujący: po wykonaniu na kubicie pomiaru znajdzie się on z prawdopodobieństwem w stanie i z prawdopodobieństwem w stanie Dokonanie pomiaru zmienia stan kubitu z superpozycji stanów na jeden ze stanów bazowych.

Stany bazowe kubitu oznacza się symbolami oraz ( notacja Diraca); w zapisie wektorów kolumnowych tradycyjnie identyfikuje się je następująco:

Pomiar stanu kubitu

[edytuj | edytuj kod]

Określenie wartości oraz kubitu jest niemożliwe w pojedynczym pomiarze. Dlatego w celu uzyskania tych liczb trzeba wykonać wielokrotne pomiary wielokrotne na identycznie przygotowanym kubicie.

Zbiór kubitów - rejestr kwantowy

[edytuj | edytuj kod]

Zbiór kubitów nazywa się rejestrem kwantowym. Stanowi on podstawowy element obliczeniowy komputera kwantowego. Pomiar stanu rejestru kwantowego kończy obliczenia, przy czym stanom końcowym kubitów przypisuje się liczbę 0, a stanom końcowym kubitów przypisuje się liczbę 1.


Przypisy

[edytuj | edytuj kod]
  1. Alvin Gonzales, Eric Chitambar, New Bounds on Instantaneous Nonlocal Quantum Computation, „IEEE Transactions on Information Theory”, 2018, DOI10.1109/TIT.2019.2950190, arXiv:1810.00994 [dostęp 2018-10-03].
  2. Benjamin Schumacher. Quantum coding. „Physical Review A”. 51 (4), s. 2738–2747, 1 kwietnia 1995. DOI: 10.1103/PhysRevA.51.2738. ISSN 1050-2947. 

Bibliografia

[edytuj | edytuj kod]
  • Christopher C. Gerry, Peter L. Knight, Wstęp do optyki kwantowej, Warszawa PWN 2007.

Zobacz też

[edytuj | edytuj kod]

Linki zewnętrzne

[edytuj | edytuj kod]