重ね合わせ状態

1 量子ビットの場合と同じく、複数量子ビットでも重ね合わせ状態を取ることができます。 ここでは 3 量子ビットのいろいろな状態を考えてみましょう。

次の状態では \(|2\rangle\) が確率 100% なので、3 量子ビットすべてを測定すると必ず \(|2\rangle\) が得られます。 \(|2\rangle\) 以外の確率はすべて 0% なので、これは重ね合わせ状態でありません。

次は \(|0\rangle\), \(|2\rangle\), \(|4\rangle\), \(|6\rangle\) がそれぞれ確率 25% の重ね合わせ状態にあります。 3 量子ビットすべてを測定すると \(|0\rangle\), \(|2\rangle\), \(|4\rangle\), \(|6\rangle\) のいずれかが確率 25% ずつ (つまり 1/4 の確率) で得られます。 重ね合わせではすべての確率を足すと必ず 100% になり、この場合もそうなっていることを確認してください。

最後はそれぞれの確率が異なり、さらに位相も異なる例です。 今までの例と同じく、それぞれの確率に応じて \(|0\rangle\) 〜 \(|7\rangle\) のいずれかが測定でき、すべての確率を足し合わせると 100% になります。

ここから分かるように、位相位相の意味や使い途については位相を参照。と確率はそれぞれ独立した量子ビットのプロパティなので、 お互いに関係なく任意の値を取ることができます。