複素数

複素数

執筆済 数学量子計算
z=a+bi,i2=1

極形式#

z=reiθ=r(cosθ+isinθ)

r=|z| が絶対値、θ が偏角。 複素数の掛け算は、絶対値の積と偏角の和になる。 つまり eiθ を掛けることは回転を意味する。

量子計算での役割#

量子状態の係数(確率振幅)が複素数であることが、 古典確率との決定的な違いを生む。

|ψ=α|0+β|1,α,β

確率は |α|2 だが、振幅そのものは複素数。 このため

  • 振幅どうしが打ち消し合える(干渉)
  • 絶対値が同じでも位相が違えば別の状態

確率が非負の実数しか取れない古典確率では、 打ち消し合いは起こらない。 Grover量子フーリエ変換 も、 この干渉を使って誤った答えの振幅を消している。

オイラーの公式#

eiθ=cosθ+isinθ

量子計算では位相因子 eiϕ として至る所に現れる。 位相ゲートはこれを掛ける操作。

参考文献#

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