量子ビット
重ね合わせ状態
円表示による重ね合わせ状態の視覚化
Qni では、1 ビットでの 0 と 1 の重ね合わせ状態を次のように 2 つの円で表示します。
2 個の円はそれぞれ古典ビット 0 (左) と 1 (右) を表しており、内側の円の面積はそれぞれの確率を表しています。 この状態ではどちらも五分五分なので、0 と 1 がそれぞれ 50% の確率で重ね合っていると読みます。 円の上にマウスポインタをホバーすることで、これらの確率を表示できます。
\(|0\rangle\) と \(|1\rangle\) の確率は、合計が 100% という条件さえ満たせば好きな値を取ることができます。 たとえば、次のようなさまざまな状態のバリエーションが考えられます。
| 確率 | 円表示 |
|---|---|
| \(|0\rangle\) が 100% |
|
| \(|1\rangle\) が 100% |
|
| \(|0\rangle\) と \(|1\rangle\) が 50% |
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| \(|0\rangle\) が 80%, \(|1\rangle\) が 20% |
|
表の 1 行目と 2 行目は、古典ビットと同じ状態を表しています。 \(|0\rangle\) が 100% または \(|1\rangle\) が 100% の状態では重ね合わせは生じていないため、それぞれ古典ビット 0 と 1 でも表現できるからです。 \(|0\rangle\) が 100% の状態を、単に状態 \(|0\rangle\) と呼びます。同様に、\(|1\rangle\) が 100% の状態を状態 \(|1\rangle\) と呼びます。
表の 3 行目と 4 行目は重ね合わせ状態にあります。 これらを測定すると確率の情報 (内側の円) は破壊され、状態 \(|0\rangle\) または \(|1\rangle\) に変化します。 つまり、重ね合わせ状態にあるビットを測定すると、古典ビット 0 または 1 で表すことのできる状態に変化します。