Dalam bidang mekanik kuantum, qubit mewakili unit asas maklumat kuantum, sama dengan bit klasik. Tidak seperti bit klasik, yang boleh wujud sama ada dalam keadaan 0 atau 1, qubit boleh wujud dalam superposisi kedua-dua keadaan secara serentak. Sifat unik ini adalah teras pengkomputeran kuantum dan pemprosesan maklumat kuantum, menawarkan potensi kuasa pengiraan eksponen berbanding sistem klasik.
Salah satu prinsip utama yang mengawal qubit ialah superposisi, yang membolehkan ia wujud dalam berbilang keadaan sehingga diukur. Apabila qubit berada dalam keadaan superposisi, ia memegang gabungan 0 dan 1, dengan pekali yang menentukan kebarangkalian mengukur setiap keadaan semasa pemerhatian. Walau bagaimanapun, tindakan mengukur qubit mengganggu keadaan superposisinya, menyebabkan ia runtuh menjadi salah satu keadaan asas (0 atau 1). Fenomena ini dikenali sebagai keruntuhan fungsi gelombang.
Keruntuhan fungsi gelombang semasa pengukuran adalah aspek asas mekanik kuantum. Ia berpunca daripada sifat kebarangkalian keadaan kuantum dan ketidakpastian yang wujud dalam meramalkan hasil pengukuran. Keruntuhan ini tidak bersifat deterministik, bermakna hasil pengukuran tidak dapat ditentukan dengan tepat terlebih dahulu; sebaliknya, ia dikawal oleh kebarangkalian yang ditentukan oleh pekali keadaan superposisi.
Dari segi praktikal, apabila qubit diukur, keadaan superposisi hilang, dan qubit menganggap keadaan pasti sama ada 0 atau 1. Proses tidak boleh balik ini mengubah maklumat kuantum yang dikodkan dalam qubit, yang membawa kepada kehilangan kelebihan pengiraan yang ditawarkan secara superposisi. Akibatnya, pengukuran qubit sememangnya memusnahkan superposisi kuantumnya, mengalihkannya kepada keadaan klasik dengan nilai yang jelas.
Untuk menggambarkan konsep ini, pertimbangkan qubit dalam keadaan superposisi yang diwakili sebagai |ψ⟩ = α|0⟩ + β|1⟩, dengan α dan β ialah amplitud kebarangkalian kompleks. Selepas pengukuran, qubit runtuh kepada sama ada |0⟩ dengan kebarangkalian |α|^2 atau |1⟩ dengan kebarangkalian |β|^2. Tindakan pengukuran secara berkesan memilih salah satu hasil ini, menyebabkan qubit kehilangan sifat superposisinya dan mempamerkan tingkah laku klasik.
Pengukuran qubit membawa kepada pemusnahan superposisi kuantumnya, mengakibatkan keruntuhan fungsi gelombang dan kehilangan koheren kuantum. Aspek asas mekanik kuantum ini menyokong peralihan daripada kuantum kepada tingkah laku klasik dalam sistem pemprosesan maklumat kuantum, menonjolkan sifat halus keadaan kuantum dan kesan pengukuran pada sifatnya.
Soalan dan jawapan terbaru lain mengenai Asas Maklumat Kuantum EITC/QI/QIF:
- Adakah amplitud keadaan kuantum sentiasa nombor nyata?
- 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?
- 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