Kubit

Kubitem (ang. qubit, bit kwantowy) nazywamy najmniejszą i niepodzielną jednostkę informacji kwantowej. Nazwa pochodzi z połączenia angielskich słów quantum - kwant, kwantowy i bit.

Z fizycznego punktu widzenia kubit jest to układ kwantowomechaniczny opisany dwuwymiarową przestrzenią Hilberta, w związku z tym różni się od klasycznego bitu tym, że może znajdować się w dowolnej superpozycji dwóch stanów.

Jako model fizyczny kubitu najczęściej podaje się przykład cząstki o spinie 1/2, np. elektronu.

[edytuj] Formalizm matematyczny

Niech H² będzie dwuwymiarową przestrzenią Hilberta o ortonormalnej bazie {}. Kubit reprezentowany jest przez unormowany wektor w tej przestrzeni: gdzie (C jest zbiorem liczb zespolonych). Dowolny stan kubitu jest opisany przez kombinację liniową wektorów bazowych. Współczynniki α i β tej kombinacji liniowej nazywamy amplitudami stanu (wektora). Stosując notację Diraca można zapisać:

Po wykonaniu na kubicie pomiaru, znajdzie się on z prawdopodobieństwem | α | ² w stanie i z prawdopodobieństwem | β | ² w stanie . Widzimy więc, że dokonanie pomiaru trwale zmienia stan kubitu.

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