Kubit

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Graficzne przedstawienie wartości kubitu na sferze Blocha.
Po wykonaniu na kubicie pomiaru, znajdzie się on z prawdopodobieństwem |\alpha|^2 w stanie |0\rangle i z prawdopodobieństwem |\beta|^2 w stanie |1\rangle.

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

Z fizycznego punktu widzenia kubit jest to kwantowomechaniczny układ opisany dwuwymiarową przestrzenią Hilberta, w związku z tym, 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.

Definicja[edytuj | edytuj kod]

Niech H^2 będzie dwuwymiarową przestrzenią Hilberta o bazie ortonormalnej \{|0\rangle, |1\rangle \}. Kubit reprezentowany jest przez unormowany wektor w tej przestrzeni:

|\psi\rangle = \alpha|0\rangle + \beta|1\rangle,

gdzie liczby zespolone  \alpha, \beta \in \mathbb C spełniają warunek |\alpha|^2 + |\beta|^2 = 1,\; . Dowolny stan kubitu jest opisany przez kombinację liniową wektorów bazowych. Współczynniki \alpha, \beta tej kombinacji liniowej nazywa się amplitudami stanu (wektora). Stosując notację Diraca można zapisać:

|0\rangle = \begin{bmatrix} 1 \\ 0 \end{bmatrix}, |1\rangle = \begin{bmatrix} 0 \\ 1 \end{bmatrix}

Po wykonaniu na kubicie pomiaru, znajdzie się on z prawdopodobieństwem |\alpha|^2 w stanie |0\rangle i z prawdopodobieństwem |\beta|^2 w stanie |1\rangle. Tak więc dokonanie pomiaru trwale zmienia stan kubitu.

Interpretacja uzyskanego wektora jako 0 lub 1 zostaje użyta w klasycznych obliczeniach. Jeśli wartość kubitu była początkowo nieznana, to określenie wartości \alpha oraz \beta jest niemożliwe. Dlatego w celu zwiększenia wiarygodności wyniku do generowania pojedynczego bitu można wykorzystać układy wielu kubitów.