thumb|266x266px|Graficzne przedstawienie kubitu na sferze Blocha. Dla stanu kwantowego amplitudy prawdopodobieństwa dane są zależnościami: oraz mały|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.
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.
Definicja 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 Określenie wartości oraz kubitu jest niemożliwe w pojedynczym pomiarze. Dlatego w celu uzyskania tych liczb trzeba wykonać wielokrotne pomiary na identycznie przygotowanym kubicie.
Zbiór kubitów – rejestr kwantowy 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.
Zobacz też
twierdzenia o prędkości ewolucji stanu kwantowego problem pomiaru
Przypisy
Bibliografia Christopher C. Gerry, Peter L. Knight, Wstęp do optyki kwantowej, PWN, Warszawa 2007.
Linki zewnętrzne Qubit w encyklopedii MathWorld Kwantowy bit czyli kubit - z czego zbudowany jest komputer kwantowy - EleKwant na Youtube Kubit czyli spin 1/2, o obrotach kubitu i jego pomiarach - EleKwant na Youtube
Kategoria:Informatyka kwantowa Kategoria:Jednostki informacji