Кубит

Куби́т (q-бит, кьюбит, кубит; от quantum bit) — квантовый разряд или наименьший элемент для хранения информации в квантовом компьютере.

Как и бит, кубит допускает два собственных состояния, обозначаемых <math>|0 \rangle </math> и <math>|1 \rangle </math> (обозначения Дирака), но при этом может находиться и в их суперпозиции, то есть в состоянии <math>A|0 \rangle + B|1 \rangle </math>, где <math>A</math> и <math>B</math> — комплексные числа, удовлетворяющие условию <math>|A|^2 + |B|^2 = 1</math>.

При любом измерении состояния кубита он случайно переходит в одно из своих собственных состояний. Вероятности перехода в эти состояния равны соответственно <math>|A|^2</math> и <math>|B|^2</math>, то есть косвенно, по наблюдениям за множеством кубитов, мы всё-таки можем судить об исходном состоянии.

Кубиты могут быть связаны друг с другом, то есть на них может быть наложена ненаблюдаемая связь, выражающаяся в том, что при всяком изменении над одним из нескольких кубитов остальные меняются согласованно с ним. Иными словами, совокупность запутанных между собой кубитов может интерпретироваться как заполненный квантовый регистр. Как и отдельный кубит, квантовый регистр гораздо сложнее классического регистра битов. Он может не только находиться во всевозможных комбинациях составляющих его битов, но и реализовывать тонкие зависимости между ними.

Несмотря на то, что мы сами не можем непосредственно наблюдать состояние кубитов и квантовых регистров во всей полноте, между собой они могут обмениваться своим состоянием и могут его преобразовывать. Тогда есть возможность создать компьютер, способный к параллельным вычислениям на уровне своего физического устройства, и проблемой остаётся лишь прочитать конечный результат вычислений.

Слово «qubit» ввёл в употребление Бен Шумахер из Кеньон-колледжа (США) в 1995 г., а А. К. Звездин в своей статье предположил вариант перевода «q-бит». Иногда также можно встретить название «квантбит».

Обобщением понятия кубит является кунит (Q-энк, куэнк; qudit), способный хранить в одном разряде более двух значений (например, кутрит англ. qutrit — 3, куквадрит — 4, …, куэнк — n).

См. также

• Квантовый компьютер
• Квантовый параллелизм
• Квантовая механика
• Бит

Ссылки

• [vivovoco.astronet.ru/VV/JOURNAL/VRAN/QUBIT/QUBIT.HTM Квантовая информатика: компьютеры, связь и криптография]
• А. Китаев, А. Шень, М. Вялый. Классические и квантовые вычисления, М.: МЦНМО, 1999. 192 с.