Kubitti

Kubitti (engl. qubit eli quantum bit ’kvanttibitti’) on kvanttitietokoneen bitti.

Blochin pallo. Kulmamerkinnät vastaavat superpositiotilan kaavassa esiintyviä kulmia

Kubitti[1] on kahden kvanttitilan lineaarinen superpositio. Tämä erottaa sen normaalista, digitaalisesta bitistä, joka on diskreetti ja voi saada vain arvot 0 tai 1. Tilat on yleensä merkitty kvanttimekaniikan bra-ket-merkintätavan mukaisesti $|0\rangle$ ja $|1\rangle$ . Yleinen superpositiotila voidaan tällöin esittää muodossa[2]

|\psi \rangle =\cos({\frac {\theta }{2}})|0\rangle +e^{i\varphi }\sin({\frac {\theta }{2}})|1\rangle

Kubitin tärkeä ominaisuus, joka erottaa sen normaalista bitistä, on kuitenkin tilojen lomittuminen monien kubittien välillä. Tämä mahdollistaa sen, että sarja kubitteja voi ilmaista samaan aikaan superposition useista binääriluvuista.

Kubitit voidaan yhdistää kubittirekisteriksi, ja kvanttitietokone toimii manipuloimalla näitä rekistereitä.

Kubitin tila-avaruus eli sen mahdollisten tilojen joukko voidaan kuvata geometrisesti Blochin pallolla.

Termin alkuperä

Kubitin käsitettä sovelsi ensimmäisenä Stephen Wiesner vuonna 1983 ehdotuksessaan kvanttirahalle, jota hän yritti julkaista yli vuosikymmenen[3]. Myöhemmin englanninkielisen termin qubit otti käyttöön Benjamin Schumacher, joka kertoo saaneensa inspiraation William Woottersilta.

Muunnelmia

Pääartikkeli: Kutritti

Kutritti on ternäärijärjestelmän vastine kubitille.

Lähteet

Brown, Julian: ”1 Myöhäisillan kvanttiajatuksia”, Kvanttitietokone, s. 5–8. (Minds, machines and the multiverse: The quest for the quantum computer, 2000). Suomentanut Pietiläinen, Kimmo. Helsinki: Terra Cognita, 2001. ISBN ISBN 952-5202-42-9.
Kaye, P et al: ”3.1”, An introduction to quantum computing, s. 41. The state of a quantum system. New York: Oxford University Press, 2007. ISBN 0-19-857000-7. (englanniksi)
Zelinger A., Dance of the Photons: From Einstein to Quantum Teleportation, Farrar, Straus & Giroux, New York, 2010, pp. 189, 192, ISBN 0374239665

Aiheesta muualla

Kubitin toteuttamistapoja on useita:

Miksi kubit voi olla yhtä aikaa nolla ja yksi, M. Möttönen, Tekniikan Maailma,1.8.2019

A Detailed Review of Qubit Implementations for Quantum ComputingThe Quantum Insider, 21.5.2020

Qubits made by advanced semiconductor manufacturingNature Electronics 29.3.2022

Implementation of Quantum Driving of Superconducting Qubit for Gate Error Analysis, Aashish Sah, Tampereen Yliopisto, 67s., 2020

Kvantti-informaatiotiede

Yleiset

Kvanttitietokone • Kubitti • Kvantti-informaatio • Kvanttiohjelmointi • Kvanttietokoneiden aikajana

Kvanttiviestintä

Kvanttisalaus • Kvanttiteleportaatio • Supertiheä koodi • Kvanttivahvistinasema

Kvanttialgoritmit

Shorin algoritmi • Kvanttifourier’n muunnos • Groverin algoritmi • Deutsch–Jozsa-algoritmi • Simonin ongelma

Kvanttilaskennan monimutkaisuusteoria

Turingin kvanttitietokone • Universaali kvanttisimulaattori

Kvanttitietokoneen komponentit

Kvanttipiiri (Kvanttiportti) • Topologinen kvanttitietokone • Adiabaattinen kvanttitietokone

Dekoherenssin ennaltaehkäisy

Kvanttivirheenkorjauskoodi

Fyysiset toteutustavat

Kvanttioptiikka	Kaviteetti-QED
Erittäin kylmät atomit	Ioniloukut • Hila
Spin-pohjaiset	Ydinmagneettinen resonanssi
Suprajohteisiin perustuva	Varauskubitti • Vuokubitti • Faasikubitti • Transmon

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.

[1] Brown, Julian: ”1 Myöhäisillan kvanttiajatuksia”, Kvanttitietokone, s. 5–8. (Minds, machines and the multiverse: The quest for the quantum computer, 2000). Suomentanut Pietiläinen, Kimmo. Helsinki: Terra Cognita, 2001. ISBN ISBN 952-5202-42-9.

[2] Kaye, P et al: ”3.1”, An introduction to quantum computing, s. 41. The state of a quantum system. New York: Oxford University Press, 2007. ISBN 0-19-857000-7. (englanniksi)

[Zeilinger-3] Zelinger A., Dance of the Photons: From Einstein to Quantum Teleportation, Farrar, Straus & Giroux, New York, 2010, pp. 189, 192, ISBN 0374239665