КУБИ́Т
-
Рубрика: Физика
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
КУБИ́Т ($q$-бит, от quantum bit – квантовый бит), миним. единица передаваемой или хранимой квантовой информации, аналогичная биту в классич. информации.
Математически К. – это вектор в двумерном гильбертовом пространстве, который задаётся набором двух базисных векторов $∣ 0〉$ и $∣ 1〉$, аналогичных значениям «0» и «1» классич. бита. К. отличается от классич. бита тем, что его можно представить суперпозицией $|\varphi 〉=α ∣0〉+β ∣ 1〉$, где $α$ и $β$ – любые комплексные числа, удовлетворяющие условию $∣α∣^2+∣β∣^2=1$. Т. о., нельзя сказать, что К. представлен либо вектором $∣ 0〉$, либо вектором $∣ 1〉$ – это лишь две возможности из бесконечного многообразия состояний. Преобразования, совершаемые над К., описываются операторами.
С физич. точки зрения К. представляет собой чистое состояние квантовой двухуровневой системы, соответствующей реальному физич. объекту (напр., поляризация фотона, состояние электрона в одиночном атоме, направление спина ядра в однородном магнитном поле). Хотя состояние К. описывается волновой функцией и строго определено, отд. измерения дают вероятностные результаты. Вероятность измерить К. в состояниях $∣ 0〉$ и $∣ 1〉$ равна $∣α∣^2$ и $∣β∣^2$ соответственно.
Физич. преобразования над К. осуществляются путём воздействия на соответствующие степени свободы квантового объекта. Напр., поляризационные К. преобразуются при помощи фазовых пластинок, состояние электрона в двухуровневом атоме задаётся приложением импульса резонансного электромагнитного поля определённой длительности и амплитуды.
Несколько К. могут образовывать перепутанные (сцепленные) состояния, для которых волновая функция не сводится к прямому произведению волновых функций отд. кубитов.