Dalam bidang maklumat kuantum, qubit, unit asas maklumat kuantum, sememangnya boleh dikonsepkan sebagai mengalami putaran keadaan semasa evolusinya. Tanggapan ini berpunca daripada sifat mekanik kuantum yang wujud bagi qubit, yang membolehkan mereka wujud dalam superposisi keadaan klasik, tidak seperti bit klasik yang hanya boleh berada dalam satu daripada dua keadaan (0 atau 1) pada satu masa. Evolusi keadaan qubit dikawal oleh gerbang kuantum, yang serupa dengan gerbang logik klasik tetapi beroperasi pada keadaan kuantum. Gerbang ini boleh memanipulasi keadaan qubit, membawa kepada putaran keadaan dalam ruang vektor kompleks yang dikenali sebagai sfera Bloch.
Keadaan qubit boleh diwakili sebagai gabungan linear keadaan asasnya, secara konvensional dilambangkan sebagai |0⟩ dan |1⟩. Dalam perwakilan sfera Bloch, sebarang keadaan tulen qubit boleh divisualisasikan sebagai titik pada permukaan sfera, di mana kutub sepadan dengan keadaan asas |0⟩ dan |1⟩. Evolusi qubit melibatkan penggunaan operasi kuantum, yang diwakili oleh matriks unitari, untuk mengubah keadaannya. Operasi ini mendorong putaran pada sfera Bloch, mengubah kebarangkalian mengukur qubit dalam keadaan |0⟩ dan |1⟩.
Salah satu gerbang kuantum yang paling asas ialah gerbang Pauli-X, yang bersamaan dengan gerbang NOT klasik. Apabila digunakan pada qubit pada mulanya dalam keadaan |0⟩, get Pauli-X memutarkan keadaan qubit kepada |1⟩. Putaran ini boleh digambarkan sebagai gambaran keadaan qubit merentasi khatulistiwa sfera Bloch. Begitu juga, get Hadamard boleh digunakan untuk mencipta keadaan superposisi dengan memutarkan keadaan qubit ke kedudukan pada khatulistiwa sfera Bloch, jarak yang sama dari kutub |0⟩ dan |1⟩.
Selain itu, konsep putaran keadaan adalah penting dalam memahami algoritma kuantum dan pengiraan kuantum. Algoritma kuantum memanfaatkan keupayaan get kuantum untuk memanipulasi keadaan qubit melalui putaran, membolehkan kesan selari dan gangguan yang menyokong percepatan kuantum. Sebagai contoh, dalam algoritma Shor untuk pemfaktoran integer, get transformasi Fourier kuantum melakukan putaran pada keadaan qubit untuk mencari faktor perdana nombor komposit dengan cekap, mempamerkan kuasa putaran keadaan dalam pemprosesan maklumat kuantum.
Evolusi qubit boleh dicirikan dengan tepat sebagai putaran keadaan dalam perwakilan sfera Bloch, difasilitasi oleh gerbang kuantum yang memanipulasi keadaan qubit dengan cara yang bersatu. Memahami evolusi qubit dari segi putaran keadaan adalah asas untuk memahami prinsip teori maklumat kuantum dan pengiraan kuantum.
Soalan dan jawapan terbaru lain mengenai Asas Maklumat Kuantum EITC/QI/QIF:
- Bagaimana get kuantum negasi (kuantum NOT atau get Pauli-X) beroperasi?
- Mengapa gerbang Hadamard boleh diterbalikkan sendiri?
- Jika mengukur qubit pertama keadaan Bell dalam asas tertentu dan kemudian mengukur qubit ke-1 dalam asas yang diputar oleh sudut tertentu theta, kebarangkalian bahawa anda akan memperoleh unjuran kepada vektor yang sepadan adalah sama dengan kuasa dua sinus theta?
- Berapa banyak bit maklumat klasik yang diperlukan untuk menerangkan keadaan superposisi qubit sewenang-wenangnya?
- Berapa banyak dimensi mempunyai ruang 3 qubit?
- Adakah ukuran qubit memusnahkan superposisi kuantumnya?
- Bolehkah gerbang kuantum mempunyai lebih banyak input daripada output sama seperti get klasik?
- Adakah keluarga universal gerbang kuantum termasuk gerbang CNOT dan gerbang Hadamard?
- Apakah eksperimen celah dua?
- Adakah memutarkan penapis polarisasi bersamaan dengan menukar asas pengukuran polarisasi foton?
Lihat lebih banyak soalan dan jawapan dalam Asas Maklumat Kuantum EITC/QI/QIF
Lebih banyak soalan dan jawapan:
- Bidang: Maklumat Kuantum
- program: Asas Maklumat Kuantum EITC/QI/QIF (pergi ke program pensijilan)
- Pelajaran: Pengenalan Maklumat Kuantum (pergi ke pelajaran yang berkaitan)
- Topic: qubit (pergi ke topik yang berkaitan)