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Das Zustandsraum eines Qubits: a Blochbol.

EIN qubit oder qbit (ebenfalls: Quantenbit oder Quantenbit (Englisch)) ist eine Einheit von Quanteninformationen. Diese Information wird durch einen Zustand in a . beschrieben quantenmechanische Zwei-Ebenen-System, das formal äquivalent zu einem zweidimensionalen Vektorraum über die komplexe Zahlen. Die beiden Basiszustände (oder Vektorräume) werden normalerweise geschrieben als ${Anzeigestil |0Winkel}$ und ${Anzeigestil |1Winkel}$ (Aussprache: 'ket 0' und 'ket 1'), wie üblich BH-Kettennotation für Quantenzustände. Ein Qubit kann daher als eine quantenmechanische Version eines klassischen betrachtet werden Datenbit.

Beschreibung

Es bestehen Zweifel an der Richtigkeit des folgenden Abschnitts Konsultieren Sie die entsprechende Diskussionsseite für weitere Informationen und passen Sie den Artikel ggf. nach Überprüfung an. Begründung: Dieser Abschnitt enthält Ungenauigkeiten und enthält kein Zitat. Die Beschreibung des Unterschieds zwischen einem Quantenbit und einem klassischen Bit ist schlampig und die Beschreibung der Verschränkung ist falsch.

EIN reiner Qubit-Zustand ist eine lineare Quantenüberlagerung dieser beiden Staaten. Das bedeutet, dass jedes Qubit als Linearkombination von ${Anzeigestil |0Winkel}$ und ${Anzeigestil |1Winkel}$:

${Displaystyle |psi-Winkel =alpha |0Winkel eta |1Winkel ,,}$

wobei α- und β-Komplex Wahrscheinlichkeitsamplituden sein. Die Randbedingung gilt für α und β

${Displaystil |alpha |^{2} | eta |^{2}=1.,}$

Die Wahrscheinlichkeit, dass das Qubit im Zustand gemessen wird ${Anzeigestil |0Winkel}$ ist ${Displaystil |alpha |^{2}}$ und die Wahrscheinlichkeit, dass es in der Bedingung gemessen wird ${Anzeigestil |1Winkel}$ ist ${Anzeigestil | eta |^{2}}$.

Die Gesamtwahrscheinlichkeit des beobachteten Systems in jedem Zustand ${Anzeigestil |0Winkel}$ oder ${Anzeigestil |1Winkel}$ so ist 1.

Dies unterscheidet sich stark vom Zustand eines klassischen Bits, das nur 0 oder 1 sein kann.

Eine wichtige Eigenschaft, die das Qubit von einem klassischen Bit unterscheidet, ist, dass mehrere Qubits Quantenverschränkung kann zeigen. Verschränkung ist a nicht lokal -Eigenschaft, die es einer Sammlung von Qubits ermöglicht, gleichzeitig Überlagerungen verschiedener Binärstrings (z. B. 0010 und 11111) auszudrücken. Die Verschränkung ist ein notwendiger Bestandteil jeder Quantenberechnung auf einem klassischen Computer. Die Verwendung der Verschränkung im Quantencomputing wurde als "Quantenparallelismus" bezeichnet und bietet eine mögliche Erklärung für die Leistungsfähigkeit von Quantencomputern: Da sich ein Computer in einem Zustand befinden kann, der eine Quantenüberlagerung vieler verschiedener klassischer Rechenpfade ist, können diese Pfade können alle gleichzeitig entwickelt werden.

Mehrere Qubits bilden zusammen a Qubit-Register. Quantencomputer führen ihre Berechnungen durch, indem sie Qubits manipulieren.

Analog zu qubit und das klassische Konzept trit ist eine Einheit der Quanteninformation in einem dreistufigen Quantensystem namens a called qutrit.

Benjamin Schumacher hat einen Weg entdeckt, wie Quantenzustände als Information interpretiert werden können. Er entwickelte eine Möglichkeit, die Informationen in einem Zustand zu komprimieren und in einer kleineren Anzahl von Zuständen zu speichern. Dies ist jetzt bekannt als Schumacher-Kompression. Schumacher gilt auch als Begründer des Begriffs Qubit.

Das Zustandsraum eines einzelnen Qubits kann geometrisch dargestellt werden durch Blochbol. Dies ist ein zweidimensionaler Raum mit einer zugrunde liegenden Geometrie der Oberfläche von a Kugel. Dies bedeutet im Wesentlichen, dass der einzelne Qubit-Registerraum zwei lokale Freiheitsgrade hat. EIN nein-Qubit-Registerraum hat 2^{nein 1} − 2 Freiheitsgrade. Dies ist viel größer als 2nein, die man klassisch erwarten würde, ohne Verschränkung.

Entwicklungen

Am 17. August 2006 ist es Forschern der Technischen Universität Delft (TU) weltweit erstmals gelungen, ein Elektron zu 'zähmen'. Sie konnten die Drehrichtung eines Elektrons bestimmen und damit die ersten praktischen Schritte in Richtung eines Quantencomputers machen.

Ein Jahr später, am 14. Juni 2007, gelang es Forschern der TU Delft, Operationen mit zwei Qubits durchzuführen. Die Forscher führten ein sogenanntes kontrolliert nicht (CNOT) Verarbeitung mit supraleitenden Ringen. Mit dieser Operation kann jede Quantenberechnung realisiert werden.

Im September 2010 fanden Forscher der TU Delft einen Weg, den Spinzustand eines einzelnen Elektrons vor Umwelteinflüssen abzuschirmen. Die Erfindung ist wichtig für die Entwicklung eines Quantencomputers. Die Recherche fand am Kavli-Institut für Nanowissenschaften des Technische Universität Delft. Im Mai 2014 wurde bekannt, dass die Ronald Hanson war es gelungen, als erster ein Qubit mittels Quantenverschränkung über eine Distanz von drei Metern zu teleportieren. Der nächste Schritt besteht darin, ein Qubit über 1300 Meter zwischen zwei Gebäude der TU in Delft zu teleportieren.^[1]

Externe Links

• Ein Update zu Qubits im Januar 2005 Anzahl von Wissenschaftlicher Amerikaner
• Ein Update zu Qubits im Oktober 2005 Anzahl von Wissenschaftlicher Amerikaner
• Die Organisation mitbegründet von einem der Pioniere des Quantencomputings, David Deutsch