Tekst źródłowy strony Kubit

[[Plik:Bloch sphere.svg|thumb|266x266px|Graficzne przedstawienie kubitu na [[sfera Blocha|sferze Blocha]]. Dla stanu kwantowego <math>| \psi \rangle = \alpha |0 \rangle + \beta |1 \rangle</math> amplitudy prawdopodobieństwa <math>\alpha ,\beta </math> dane są zależnościami: <math> \alpha = \cos\left(\frac{\theta}{2}\right) </math> oraz<math> \beta = e^{i \varphi} \sin\left(\frac{\theta}{2}\right)</math>]]
[[Plik:Simple qubits.svg|thumb|250px|Po wykonaniu na kubicie [[pomiar]]u, znajdzie się on:<br />z [[prawdopodobieństwo|prawdopodobieństwem]] <math>|\alpha|^2</math> w stanie <math>|0\rangle</math><br />z prawdopodobieństwem <math>|\beta|^2</math> w stanie <math>|1\rangle.</math>]]
'''Kubit''' ([[Język angielski|ang.]] ''qubit'' od ''quantum bit'', [[bit]] [[kwant]]owy) – najmniejsza i niepodzielna jednostka [[informacja kwantowa|informacji kwantowej]].

Z fizycznego punktu widzenia '''kubit''' jest [[mechanika kwantowa|kwantowomechanicznym]] układem opisanym dwuwymiarową [[przestrzeń Hilberta|przestrzenią Hilberta]] – wobec czego różni się od klasycznego [[bit]]u tym, że może znajdować się w dowolnej [[superpozycja|superpozycji]] dwóch [[stan kwantowy|stanów kwantowych]]. Jako [[model fizyczny]] kubitu najczęściej podaje się przykład cząstki o [[spin (fizyka)|spinie]] ½, np. [[elektron]]u, lub polaryzację pojedynczego [[foton]]u. Kubitem może też być [[kropka kwantowa]], a dokładnie – jej ładunek.

Powiązanym pojęciem jest „ebit”, oznaczający jednostkę [[Stan splątany|splątania kwantowego]]<ref>{{Cytuj |autor = Alvin Gonzales, Eric Chitambar |tytuł = New Bounds on Instantaneous Nonlocal Quantum Computation |czasopismo = IEEE Transactions on Information Theory|data = 2018-10-01 |data dostępu = 2018-10-03 |arxiv=1810.00994|doi=10.1109/TIT.2019.2950190}}</ref>.

Nazwa '''kubit''' (ang. ''qubit'') po raz pierwszy pojawiła się w 1995 roku w pracy ''Quantum coding'' amerykańskiego fizyka Benjamina Schumachera, w której uogólnił on do przypadku kwantowego [[twierdzenie Shannona]] o kodowaniu informacji klasycznej. Praca Schumachera okazała się podwaliną rozważań teoretycznych na temat kwantowego kodowania informacji<ref>{{Cytuj pismo |autor = Benjamin Schumacher |tytuł = Quantum coding |czasopismo = Physical Review A |wolumin = 51 |wydanie = 4 |strony = 2738–2747 |data = 1 kwietnia 1995 |doi = 10.1103/PhysRevA.51.2738 |issn = 1050-2947}}</ref>.

== Definicja ==
Niech <math>H^2</math> będzie dwuwymiarową [[przestrzeń Hilberta|przestrzenią Hilberta]] nad [[ciało (matematyka)|ciałem]] [[liczby zespolone|zespolonym]] <math>C</math> o [[baza ortonormalna|bazie ortonormalnej]] <math>\{|0\rangle, |1\rangle \}.</math> Kubit reprezentowany jest przez [[przestrzeń unormowana|unormowany wektor]] w tej przestrzeni:
: <math>|\psi\rangle = \alpha|0\rangle + \beta|1\rangle</math>

gdzie <math>\alpha, \beta \in \mathbb C</math>  - [[liczby zespolone]] zwane '''amplitudami prawdopodobieństwa''', spełniające warunek unormowania:
: <math>|\alpha|^2 + |\beta|^2 = 1.</math>

Dowolny stan kubitu jest więc zadany przez [[kombinacja liniowa|kombinację liniową]] wektorów bazowych. 

Sens fizyczny liczb <math>\alpha</math> i <math>\beta</math> jest następujący: po wykonaniu na kubicie [[pomiar]]u znajdzie się on z [[prawdopodobieństwo|prawdopodobieństwem]] <math>|\alpha|^2</math> w stanie <math>|0\rangle</math> i z prawdopodobieństwem <math>|\beta|^2</math> w stanie <math>|1\rangle.</math> Dokonanie pomiaru zmienia stan kubitu z superpozycji stanów na jeden ze stanów bazowych.

Stany bazowe kubitu oznacza się symbolami <math>|0\rangle</math> oraz <math>|1\rangle</math> ( [[notacja Diraca]]); w zapisie wektorów kolumnowych tradycyjnie identyfikuje się je następująco:
: <math>|0\rangle = \begin{bmatrix} 1 \\ 0 \end{bmatrix}, |1\rangle = \begin{bmatrix} 0 \\ 1 \end{bmatrix}.</math>

== Pomiar stanu kubitu ==
Określenie wartości <math>\alpha</math> oraz <math>\beta</math>  kubitu jest niemożliwe w pojedynczym pomiarze. Dlatego w celu uzyskania tych liczb trzeba wykonać wielokrotne pomiary na identycznie przygotowanym kubicie. 

== Zbiór kubitów - rejestr kwantowy ==
Zbiór kubitów nazywa się [[rejestr kwantowy|rejestrem kwantowym]]. Stanowi on podstawowy element obliczeniowy [[Komputer kwantowy|komputera kwantowego]]. Pomiar stanu rejestru kwantowego kończy obliczenia, przy czym stanom końcowym <math>|0\rangle</math> kubitów  przypisuje się liczbę 0, a stanom końcowym <math>|1\rangle</math> kubitów przypisuje się liczbę 1.

{{Commonscat|Qubit}}

== Przypisy ==
{{Przypisy}}

== Bibliografia ==

* Christopher C. Gerry, Peter L. Knight, ''Wstęp do optyki kwantowej'', Warszawa PWN  2007.

== Zobacz też ==

* [[Twierdzenia o prędkości ewolucji stanu kwantowego]]
* [[Problem pomiaru]]

== Linki zewnętrzne ==
* [http://mathworld.wolfram.com/Qubit.html Qubit] {{lang|en}} w encyklopedii [[MathWorld]]
* [https://www.youtube.com/watch?v=77l7qjCEwMU&list=PL6ocYrxl7WEaJSWBnklUjl2JWoaxN5FHp&index=6&ab_channel=JakMaTura-Fizyka Kwantowy bit czyli kubit - z czego zbudowany jest komputer kwantowy] - [https://www.youtube.com/playlist?list=PL6ocYrxl7WEaJSWBnklUjl2JWoaxN5FHp EleKwant] na Youtube
* [https://www.youtube.com/watch?v=uuxNCtQTdW8&list=PL6ocYrxl7WEaJSWBnklUjl2JWoaxN5FHp&index=7&ab_channel=JakMaTura-Fizyka Kubit czyli spin 1/2, o obrotach kubitu i jego pomiarach] - [https://www.youtube.com/playlist?list=PL6ocYrxl7WEaJSWBnklUjl2JWoaxN5FHp EleKwant] na Youtube

{{Kontrola autorytatywna}}

[[Kategoria:Informatyka kwantowa]]
[[Kategoria:Jednostki informacji]]