量子ビット
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量子ビット(りょうしビット、quantum bit, Qbit)は、シューマッハにより量子情報の最小単位として導入されたが[1]、量子情報と古典情報は比較可能な量であり(シューマッハ自身も比較している)両者は同じ単位(ビットやナット)を持たなければならず、量子ビットは量子情報の単位ではない[2]。
ビットは、情報量の単位であるだけでなく、コンピューティングでの二値ストレージやデジタル通信における二値シンボルのことも意味し、量子ビットは後者の意味でのビット、つまり量子二値ストレージや量子二値シンボルを意味する[2]。bitはbinary digitのカバン語であるがわざわざbinary digitと書くことはあまりないのと同様、量子ビットも、quantum bit と書くよりは qubit(キュービット・キュビット・クビットなど)と書くことが多い。また、古典的な(非量子的な)ビットを明示する場合、古典ビット (classical bit, Cbit) などと書くことがある。
量子情報処理において Qubit の状態は量子力学的2準位系の状態ベクトルで表現される。古典ビットは2状態である(以下ではその2つの状態をそれぞれ、0 と 1 とする)。それに対して量子ビットは、そのような2状態の量子力学的重ね合わせ状態もとることができる。ブラ-ケット記法では、1量子ビットは、と表現される。ここで、はの関係を満たす複素数である。これを観測した際、状態を得る確率はであり、状態を得る確率はである。同じ記法で古典ビットを表現すると、は、どちらかが0で、もう一方が1である。
つまり、ビットは0と1の状態しかとれないことに対して量子ビットは0と1と、その重ね合わせの状態を取れるということである。
脚注
[編集]- ^ Schumacher, B. (1995). “Quantum coding”. Physical Review A 51 (4): 2738–2747. Bibcode: 1995PhRvA..51.2738S. doi:10.1103/PhysRevA.51.2738. PMID 9911903.
- ^ a b Ohta, M. (2024). “A bit Not As A Unit of Information - A Qubit Is Not A Unit of Quantum Information”. International Journal of Advanced Networking and Applications 16 (3): 6388-6389. doi:10.35444/IJANA.2024.16303.