كتب qubit states
اذا لم تجد ما تبحث عنه يمكنك استخدام كلمات أكثر دقة.
حالات الكيوبت (معلومة)
حالة الكيوبت الصرف هي عبارة عن تراكب خطي لحالة القاعدة. وهذا يعني أن الكيوبت يمكن أن يمثل كتركيبة خطية من و :
حيث α وβ هي سعات الإحتمالات ويمكن بشكل عام أن تكون أعداد مركبة.
عندما نقيس البت الكمومي في ال standard basis ، احتمال النتيجة هو واحتمال النتيجة هو . لأن مربعات المعيار تعطي الاحتمالات، ويترتب على ذلك العلاقة التالية التي تقيد قيم ألفا وبيتا:
كرة بلوخ
يبدو للوهلة الأولى أنه يجب أن تكون هناك أربع درجات من الحرية، و أعداد مركبة مع درجتين من الحرية لكل منهما. ومع ذلك، فإن درجة واحدة من الحرية يتم إزالتها بسبب القيد |α|2 + |β|2 = 1, التي يمكن أن تعتبر على أنها معادلة 3-sphere مضمنة في 4-الأبعاد المكانية بقطر 1. هذا يعني مع تغيير مناسب للإحداثيات، أن واحدة يمكن أن تحذف واحدة من درجات الحرية. خيار ممكن هو إحداثيات Hopf :
بالإضافة إلى ذلك، الطور ei ψ للكيوبت الواحد، لا يحمل أي نتائج فيزيائية ملحوظة، لذا يمكننا، اعتباطيا، اختيار α كعدد حقيقي (أو β في حال α
صفر) ، وترك درجتين من الحرية فقط:
ممكن أن نعاين الحالات الممكنة للكيوبت الواحد باستخدام كرة بلوخ (انظر الرسم). ممثلة في فلكة، البت التقليدي يمكن أن يكون فقط في "القطب الشمالي" أو "القطب الجنوبي" في مواقع و على التوالي. بقية سطح الكرة غير متاح للبت الكلاسيكي، ولكن حالة الكيوبت الصرف يمكن أن تُمثل كأي نقطة على سطح الكرة. على سبيل المثال، حالة الكيوبت سوف تقع على خط استواء الكرة، على الجزء الموجب للمحور y.
سطح الكرة هو الفضاء ثنائي الأبعاد الذي يمثل حالة الفضاء لحالات للكيوبت الصرف. حيث لها درجتين من الحرية.
من الممكن وضع البت الكمومي في حالة كمومية مختلطة أو حالة ممزوجة، مزيج إحصائي من حالات محضة مختلفة. ويمكن أن تمثل الحالات المختلطة بنقط تقع داخل كرة بلوخ. للحالة المختلطة ثلاث درجات حرية: الزوايا و وكذلك الطول للمتجه الذي يمثل هذه الحالة.
العمليات على حالات البت الكمومي الصرف
هناك أنواع مختلفة من العمليات التي يمكن القيام بها على حالات الكيوبت الصرف.
- البوابة المنطفية الكمومية يمكنها أن تأثر على كوبيت: رياضيا، يخضع الكيوبت لتحويل واحدي. تمثل التحويلات الواحدية دوران متجه الكيوبت في كرة بلوخ.
- قياس القاعدة المعيارية هي العملية التي من خلالها تُجلب المعلومات عن حالة الكيوبت. نتيجة القياس تكون إما مع احتمال أو مع احتمال . قياس حالة كيوبت يغير قيم α وβ. فعلى سبيل المثال، إذا كانت نتيجة القياس ، يتم تغيير α إلى 1 و β إلى 0. علما أن قياس حالة الكيوبت متشابكة مع نظام كمي آخر يحول حالة صرفة إلى حالة مختلطة.
