Das QuBit
Das QuBit
Computer verwenden Schaltzustände von Transistoren, die den klassischen Zustand 0 oder 1 annehmen können um Informationen zu speichern oder Rechenoperationen durchzuführen. In einem Quantencomputer wird die kleinste Informationseinheit als QuBit bezeichnet. Im Gegensatz zum Bit, welches entweder den einen oder anderen Zustand annimmt (0 oder 1), besteht ein QuBit Q aus einer beliebigen Überlagerung dieser beiden Zustände:
\Ket{Q}=\alpha\Ket{0}+\beta\Ket{1}Bei α und β handelt es sich (im Allgemeinen) um komplexe Zahlen, die den Anteil für 0 bzw. 1 angeben. Der Zustand 0 bzw. 1 und der Zustand Q sind als Vektoren auf der Oberfläche einer Bloch-Kugel dargestellt [1]:
Exkurs: Vektordarstellung und Braket Schreibweise
\Bra{0}=\begin{bmatrix} 1 & 0 \end{bmatrix}; \Bra{1}=\begin{bmatrix} 0 & 1 \end{bmatrix}
Die Werte für α und β sind dabei so normiert, dass ihr Quadrat den Wert 1 ergibt:
|\alpha|^{2} + |\beta|^{2}=1In diesem Fall geben |α|2 und |β|2 die Wahrscheinlichkeiten an, in welchem Zustand sich das QuBit gerade befindet. Ein zulässiger Zustand für ein QuBit ist der nächsten Abbildung dargestellt, bei der die Wahrscheinlichkeit 0 oder 1 anzutreffen bei 50% zu 50% liegt [1]:
Dieser Zustand wird mit |+〉 abgekürzt.
Messung eines QuBit-Zustandes
Sobald der Zustand eines QuBits durch eine Messung bestimmt wird, geht es in einen der beiden klassischen Zustände 0 oder 1 mit der Wahrscheinlichkeit |α|2 bzw. |β|2 über.
Quellen
[1] M. Ellerhoff. Mit Quanten Rechnen. ISBN 978-3-658-31221-3