kvanttibitinn

Kvanttibitinn er den grunnleggende enheten for kvanteinformasjon i kvanteberegning, analog med klassiske bits men med kvanteegenskaper som superposisjon og entanglement. En kvanttibitinn kan eksistere i tilstander som en superposisjon av basis-tilstandene |0> og |1>, skrevet som a|0> + b|1>, der a og b er komplekse amplituder med |a|^2 + |b|^2 = 1. Tilstandsrommet kan også beskrives med en densitetsmatrise eller på en Blochs sfære for enkeltkvantetilstander.

Når kvanttibitinn måles i basen { |0>, |1> }, gir målingen utfallene 0 eller 1 med sannsynligheter |a|^2 og |b|^2, og tilstanden kollapser til en av basis-tilstandene. I flere kvanttibiter kan tilstandene være entangled, noe som gir korrelasjoner som ikke kan forklares ved individuelle bits alene.

Ulike fysiske systemer brukes til å realisere kvanttibiter, for eksempel superledende kretser (transmon-qubiter), kalde ioner i fanger, fotonbaserte kvanteenheter og kvantedotter. De må kjøles til lave temperaturer eller være under spesifikke forhold for å oppnå lang koherens og lav støy.

Universell kvanteberegning krever et sett av enkeltkvanteporter og minst en tokvanteport, som ofte er CNOT eller CZ, slik at ethvert kvanteuttrykk kan eksekveres. Utviklingen står fortsatt overfor utfordringer som decoherence og støy, men feilkorrigering og feiltolerante arkitekturer (for eksempel overflate-koder) er aktive forskningsfelt.

Anvendelser inkluderer kvantesimulering, optimering, kryptografi og faktorisering via Shor-algoritmen. Forskningen er aktiv, og prototyper har ti-talls til hundrevis av qubits i ulike teknologier, med stadig bedre stabilitet og reduserte feilrater.