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Concept
Qubit
Résumé
En informatique quantique, un qubit ou qu-bit (quantum + bit ; prononcé ), parfois écrit qbit, est un système quantique à deux niveaux, qui représente la plus petite unité de stockage d'information quantique. Ces deux niveaux, notés et selon le formalisme de Dirac, représentent chacun un état de base du qubit et en font donc l'analogue quantique du bit.
Grâce à la propriété de superposition quantique, un qubit stocke une information qualitativement différente de celle d'un bit. D'un point de vue quantitatif, un qbit peut être dans une infinité d'états, qui sont autant de probabilités différentes d'obtenir ou , mais il se réduit à un seul bit d'information au moment de sa mesure. Le concept de qubit, tout en étant discuté dès les années 1980, fut formalisé par Benjamin Schumacher en 1995.
Un qubit possède deux états de base (vecteurs propres), nommés par convention, et par analogie avec le bit classique, et (prononcés : ket 0 et ket 1). Alors qu'un bit classique est numérique et a toujours pour valeur soit 0 soit 1, l'état d'un qubit est une superposition quantique linéaire de ses deux états de base, et s'écrit comme la combinaison : , où et sont des coefficients complexes pouvant prendre toutes les valeurs possibles à condition de respecter la relation de normalisation (qui assure que le qubit est entièrement présent) : . Dans le formalisme quantique, et représentent des amplitudes de probabilité et englobent un facteur de phase relative à l'origine de phénomènes d'interférences.
Si ces coefficients étaient des nombres réels ordinaires, l'état serait descriptible par une position sur un cercle de rayon 1, et de coordonnées cartésiennes (cos , sin ), pour vérifier la relation . et sont deux nombres complexes, mais on peut choisir la phase (arbitraire) de la fonction d'onde de telle façon que soit un nombre réel positif, et l'état du qubit se traduit donc par une position non sur un cercle, mais sur la sphère de Bloch (voir figure) de rayon 1, autrement dit par un vecteur dans un espace de Hilbert de dimension 2.
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