量子状態
系について知りうるすべてを含む記述。 複素ヒルベルト空間の単位ベクトル。
純粋状態と混合状態#
| 表現 | 意味 | |
|---|---|---|
| 純粋状態 | 最大限の情報がある | |
| 混合状態 | 密度行列 | 古典的な確率混合を含む |
ノイズのある実機で扱うのは混合状態なので、 実用の議論では密度行列が必要になる。
重ね合わせと確率混合は別物#
「 か か分からない」(古典的な無知)と、 「 である」(重ね合わせ)は違う。
計算基底で測れば、どちらも 50:50 の結果になる。 しかし 基底()で測ると
- 重ね合わせ … 必ず が出る
- 確率混合 … 50:50
測定基底を変えれば区別できる。 この違いが量子計算の資源になっている。
1 量子ビットの状態#
大域位相を除けば 2 つの実パラメータで書ける。
これがブロッホ球上の点に対応する。
参考文献#
- Michael A. Nielsen, Isaac L. Chuang. Quantum Computation and Quantum Information, 10th Anniversary Edition. Cambridge University Press, 2010. https://doi.org/10.1017/CBO9780511976667
- John Preskill. Quantum Computation Lecture Notes (Caltech Ph219/CS219) https://www.preskill.caltech.edu/ph219/