Qubit

Qubit, supistuminen kvantti bittiä, on termi Benjamin Schumacher ilmoittamaan kvanttibitin, tai yksikkö kvantti-informaation.

Yksikkö koodatun tiedon

Määritellä qubit on tärkeää ottaa käyttöön ensin uusi käsite, mitä tietoja, eli pienin osuus, jossa kaikki koodatut tiedot voidaan hajottaa; Siksi on mittayksikkö koodattu tieto.

Sekä bitti on koska tiedot klassisen computing, kvanttilaskenta perustuu samanlainen käsite: kvanttibitit.

Kuten hieman, qubit on matemaattinen objekti tiettyjä ominaisuuksia. Etu käsiteltäessä qubits kuin abstrakti yhteisöt piilee vapaus rakentaa yleisen teorian kvanttilaskenta joka ei riipu tiettyihin järjestelmiin käytetään sen rakentamiseen.

Postulaatit kvanttimekaniikka

Käsitteet liittyvät kvanttilaskentaa ja erityisesti käsite qubits perustuvat kvanttimekaniikka.
Fyysinen kerros on siis varustettu ominaisuuksia ei havaittu makroskooppisessa maailmassa, koska päällekkäisyys valtioiden, häiriöiden, takertuminen ja epävarmuus.

Tässä on neljä pääperiaatetta versio hyödyllistä ymmärrystä artikkeli.

Yksityiskohtainen versio ja katso lisätietoja: postulaatit kvanttimekaniikka.

Ensimmäinen olettamus

Ensimmäinen olettamus määritellään soveltamisala, joissa se esiintyy kvanttimekaniikka:

1) kaikki järjestelmän kvanttimekaaninen lohko liittyy yksi erotettavissa Hilbertin avaruus kenttä monimutkainen, tunnetaan tila-avaruuden järjestelmä. Järjestelmä on täysin kuvattu sen tilavektori että on yksikkövektori kuuluva tila-avaruus.

Toinen olettamus

Toinen olettamus määrittelee, miten tila kvantti-mekaaninen järjestelmä muuttuu ajan mittaan:

2) kehitys kvanttimekaaninen lohko kuvataan yhtenäinen muutos. Toisin sanoen järjestelmän tila on valtiolle instant se on kytketty yhtenäinen operaattori tai raportti:.

Tämä olettamus edellyttää, että kuvattu järjestelmä on eristetty. Tämä tarkoittaa, että se ei vuorovaikutuksessa millään tavalla muihin järjestelmiin. Todellisuudessa tämä ei koskaan tapahdu, koska jokainen järjestelmä vuorovaikutuksessa vaikka vähän muiden järjestelmien kanssa.

Kuitenkin on olemassa useita järjestelmiä, jotka voidaan kuvata hyvän likiarvon mukaan yksittäinen järjestelmä, kehitys, jonka se voi siis kuvata yhtenäinen toimijoiden kanssa yhtä hyvän arvion.

Muista, että muutos on nimeltään yhtenäisen jos.

Kolmas olettamus

Kolmas olettamus kertoo miten tehdä mittauksia järjestelmään ja missä tilassa järjestelmä on jälkeen nämä mittaukset:

3) mittaukset kvantti-mekaaninen järjestelmä noin kiinteän koe kuvataan kokoelma projektio toimijoiden toimivat tila-avaruus järjestelmän mittaus. Indeksi viittaa arvot mitataan tuloksena kokeesta. Jos tila kvantti-mekaaninen järjestelmä on välittömästi ennen mittausta niin todennäköisyys, että molemmat saatu arvo annetaan

ja järjestelmän tila mittauksen jälkeen on

Operaattori mittauslaitteisto on täytettävä yhtälö täydellisyyden että ilmaisee edellytyksellä, että summa todennäköisyyksien on 1 riippumatta tilasta, joka on

Neljäs olettamus

Neljäs ja viimeinen olettamus kertoo miten rakentaa tila-avaruus järjestelmä, johon avaruudesta valtioista, jotka käsittävät se:

4) tila-avaruus kvanttimekaniikan järjestelmä koostuu tensoritulo tilojen valtioiden komponentin järjestelmiä. Lisäksi, jos edustaa valtion nnen komponentin järjestelmä, tila komposiittijärjestelmän tullaan antamaan.

Ominaisuudet qubits

Ominaisuudet qubit polveutuvat postulaatit kvanttimekaniikka.

Alla on luettelo tärkein. Tarkempi keskustelua katso lähdeluettelo.

Qubit on vektori

Mukaisesti ensimmäisen postulaatti, qubit edustaa yksikkö vektori Hilbertin avaruus.

Sekä klassinen bitit myöntää kaksi valtiota, eli valtion ja valtion, kuten tapahtuu qubit. Analogisesti klassisen tapauksessa kutsumme näitä kahta valtiota. Mutta kiitos päällekkäisyys periaatteen, joka ilmenee ensimmäisestä postulate, on myös mahdollista yhdistää lineaarisesti kaksi valtiota ja saada tilan päällekkäisyys:

missä ja kaksi monimutkaisia ​​määrä sellainen, että.

Toisin sanoen, tila qubit on yksikkö vektori tila-avaruus Hilbert koko 2, jossa todetaan, erityis- ja muodostavat ortonormaali kanta nimeltään laskennallisen perusteella.

Vuonna klassinen tapaus on aina mahdollista tutkia hieman, onko se on valtion tai valtion. Sitä vastoin kvantti tapauksessa, ei ole mahdollista tutkia kubitti määrittää sen tilan, eli määrittää kaksi kerrointa ja.

Kolmas olettamus kertoo, että voit kaapata enemmän rajallinen määrä tietoa kvanttitilassa. Kun me mittaamme tilan qubit voi saada tuloksen todennäköisyydellä tai tuloksen todennäköisyydellä.

Katsotaanpa soveltavat sanelee kolmas postulaatti tällä yksinkertaisella mutta merkittävä tapaus. Olemme jo nähneet, että mittaus voi olla vain kaksi tuloksia määritelty kaksi operaattoria mittauksen.

Toteamme, että kullekin toimijalle mittauksen on hermiittinen ja että tämä takaa että ehto täydellisyyden täyttyy.

Oletetaan, että valtio mittaus kohteena ovat sekä. Niin todennäköisyys saada mittaustulos saadaan

Samoin, todennäköisyys saada saadaan

Järjestelmän tila mittauksen jälkeen tulee olemaan, ensimmäisessä tapauksessa

kun taas toisessa meillä

missä kertoimet ja vaiheen tekijöitä, jotka eivät vaikuta tilan ja voi siksi jättää huomiotta avulla voimme saavuttaa odotetut tulokset.

Paremmin nähdä väitteet hyödynnämme vektoreiden ja matriisien edustaa perinteisesti valtioiden ja toimijoiden peliin. Jos me määrittelemme

Näin kahden ulokkeen operaattorit tulevat:

ja

Todennäköisyys saada näin ollen

että on mitä odotimme. Lopuksi tila qubit mittauksen jälkeen on juuri

Kuinka paljon tietoa voidaan esittää qubit?

Paradoksaalista on ääretön määrä lineaarikombinaatioiden ortonormitetut jotta, ainakin periaatteessa, edustus yhdeksi qubit kaiken inhimillisen tiedon.

Mutta tämä päätelmä on virheellinen nojalla käyttäytymistä qubits mitataan. On huomattava, itse asiassa, että tulos mittauksen tilan kubitti voi olla ainoa tai. Lisäksi mittaus qubit tulee vääjäämättömästi vaihtaa tilaa vähentämällä päällekkäisyyksiä kahdella tiettyjä operaattoreita edustivat laskennallisin perustein edellyttämällä tavalla kolmas olettamus.

Joten, mittaus qubit, on mahdollista saada sama määrä tietoa edustaa hieman klassikko. Tämä tulos oli häkellyttävän osoitettu Lause Holevo.

Kvanttisuperpositio ja takertua computing

Vaikka klassinen bitti voi kuvitella valuuttana että kun käynnisti, laskee maahan hellittämättä osoittaa kääntöpuoli, qubit voi kuvitella valuuttana että kun käynnisti, laskee maahan jatkamalla kääntyä itseään pysähtymättä ylös sen, että joku ei purista sitä yhdellä kädellä estää kierto pakottaa ja lopuksi osoittamaan yksi sen kasvot.

Kuitenkin jatkuva luonne tilasta qubit ei ole ainoa erottava piirre qubits verrattuna klassisen serkku.

Noudattaen täysimääräisesti kvanttimekaniikan lait, yhdistelmä useita qubits siihen sovelletaan ominaisuus nimeltä takertua.

Termi tarkoittaa kirjaimellisesti "sotku", "juoni".

Mutta hyvä tulkinta voisi olla "halveksivat" Itse asiassa kunnon takertua, kaksi qubits menettävät yksittäistapausta olettaa ainutlaatuinen vääntömomentti. Tässä tilassa, tilan kubitti vaikuttaa tilan muiden ja päinvastoin.

Geometrinen edustus qubit

Ainoa tapa toistaiseksi tunnistettu tarjota tehokas geometrinen esitys kubitti, koostuu ns Bloch alalla. Muodollisesti qubit, koska pisteen vektoriavaruus, kaksiulotteinen kompleksi kertoimet, olisi neljä vapausastetta mutta tila täydellisyyden toisaalta ja kyvyttömyys noudattaa vaiheen tekijä 2 vähentää muihin sen vapausasteet .

Sitten, qubit voidaan esittää pisteen pinnalla alalla yksikön säde.

Lisätietoja

"Isotoopit" on qubit

Vastaavasti yhteydessä terminologiaa kvanttilaskentaa, järjestelmä on nimeltään 3-valtioiden qutrits ja järjestelmä d-valtioille, qudit. Valtiot ovat perinteisesti edustaa symboleilla ,, ja. Vuonna spintroniikan käyttäen Phit, vaihe vähän.

Käytännön sovelluksia

  • 2001 - IBM all'Almaden Research Center luo kvanttitietokonetta 7 qubits.
  • 2005 - Fyysinen Arizonan yliopiston pystyivät mitata suoraan kokemia muutoksia aallonpituus atomin kanssa kosketuksissa pintaan.
  • Helmikuuta 2005 - kvantti korrelaatio keinotekoinen atomien.
  • Joulukuussa 2005 se luotiin tutkijat instituutin Kvanttioptiikka ja Quantum Information yliopistossa Itävallassa sijaitsevan Innsbruckin ensimmäinen qubyte.
  • Tutkijat Harvardin yliopistossa ja Georgia Institute of Technology pystyvät siirtämään kvantti-informaation välillä quantum muistoja, atomeista fotonit ja päinvastoin.
  • Vuonna 2006 Peter Zoller yliopiston Innsbruckin huomaa tapaa käyttää kryogeeniset Polar molekyylejä tehdä vakaa kvantti muistoja.
  • Japanilaiset tutkijat kehittää menetelmä laskee yksittäisten elektronien.
  • 13 helmikuu 2007 D-Wave Systems osoittaa julkisesti, että se katsoo ensimmäisen 16-qubit adiabaattista kvantti tietokone.
  • Thomas Monz, Philipp Schindler, Julio Barreiro, Michael Chwalla, Daniel Nigg, William Coish, Maximilian Harlander, Wolfgang Hänsel, Markus Hennrich ja Rainer Blatt instituutin kokeellisen fysiikan yliopiston Innsbruck, Itävalta, Institute for laskeminen kvantti ja Fysiikan ja tähtitieteen yliopiston Waterloo, Ontario, Kanada, Fysiikan laitos McGill University, Montreal, Quebec, Kanada ja Institute for Kvanttioptiikka ja ja kvantti-informaation, ja ' Itävallan tiedeakatemia, Innsbruck, Itävalta 30 syyskuu 2010 lähetettiin Physical Review Letters artikkelissa hahmotellaan toteutumista heidän puoleltaan oli Greenberger-Horne-Zeilinger jopa 14 qubits kalsiumilla atomien, julkaistiin 31 maaliskuu 2011 .
  • 2. kesäkuuta 2011. Myyty ensimmäinen kvanttitietokonetta D-Wave Yksi yritys Lockheed Martin Corporation Bethesda, Maryland.
  • Huhtikuu 2012 - Tutkijat Max Planck -instituutin, instituutti Kvanttioptiikka, voivat luoda First Quantum verkon toimintaa.
  • Toukokuu 2013 - Google ja NASA ovat kvantti supertietokone maailman älykkäin, D-Wave Two, joka sijaitsee Quantum Artificial Intelligence Lab Kaliforniassa
  0   0
Edellinen artikkeli Kääpiö hanhi auritus
Seuraava artikkeli Regatta

Kommentit - 0

Ei kommentteja

Lisääkommentti

smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile
Merkkiä jäljellä: 3000
captcha