האם המדידה של קיוביט תהרוס את הסופרפוזיציה הקוונטית שלו?

/ / פורסם ב מידע קוונטי, יסודות המידע הקוונטי של EITC/QI/QIF, מאפייני מידע קוונטי, מדידה קוונטית

בתחום מכניקת הקוונטים, קיוביט מייצג את היחידה הבסיסית של מידע קוונטי, בדומה לביט הקלאסי. שלא כמו ביטים קלאסיים, שיכולים להתקיים במצב של 0 או 1, קיוביטים יכולים להתקיים בסופרפוזיציה של שני המצבים בו זמנית. תכונה ייחודית זו נמצאת בליבה של מחשוב קוונטי ועיבוד מידע קוונטי, ומציעה פוטנציאל לכוח חישוב מעריכי בהשוואה למערכות קלאסיות.

אחד מעקרונות המפתח השולטים בקיוביטים הוא סופרפוזיציה, המאפשרת להם להתקיים במספר מצבים עד למדידה. כאשר קיוביט נמצא במצב סופרפוזיציה, הוא מחזיק בשילוב של 0 ו-1, עם מקדמים שקובעים את ההסתברות למדוד כל מצב לאחר תצפית. עם זאת, פעולת המדידה של קיוביט משבשת את מצב הסופרפוזיציה שלו, וגורמת לו לקרוס לאחד ממצבי הבסיס (0 או 1). תופעה זו ידועה כקריסת פונקציית הגל.

קריסת פונקציית הגל בעת מדידה היא היבט בסיסי של מכניקת הקוונטים. זה נובע מהאופי ההסתברותי של מצבים קוונטיים ואי הוודאות הטבועה בחיזוי תוצאות המדידות. קריסה זו אינה דטרמיניסטית, כלומר לא ניתן לקבוע במדויק את תוצאת המדידה מראש; במקום זאת, הוא נשלט על ידי הסתברויות המוכתבות על ידי המקדמים של מצב הסופרפוזיציה.

מבחינה מעשית, כאשר מודדים קיוביט, מצב הסופרפוזיציה הולך לאיבוד, והקיוביט מניח מצב מוגדר של 0 או 1. תהליך בלתי הפיך זה משנה את המידע הקוונטי המקודד בקיוביט, מה שמוביל לאובדן היתרונות החישוביים המוצעים לפי סופרפוזיציה. כתוצאה מכך, המדידה של קיוביט אכן הורסת את הסופרפוזיציה הקוונטית שלו, ומעבירה אותו למצב קלאסי עם ערך מוגדר היטב.

כדי להמחיש מושג זה, שקול קיוביט במצב סופרפוזיציה המיוצג כ-|ψ⟩ = α|0⟩ + β|1⟩, כאשר α ו-β הן משרעות הסתברות מורכבות. עם המדידה, הקיוביט קורס ל-|0⟩ עם הסתברות |α|^2 או |1⟩ עם הסתברות |β|^2. פעולת המדידה בוחרת ביעילות את אחת מהתוצאות הללו, וגורמת לקיוביט לאבד את תכונות הסופרפוזיציה שלו ולהפגין התנהגות קלאסית.

המדידה של קיוביט מובילה להרס של הסופרפוזיציה הקוונטית שלו, וכתוצאה מכך לקריסת פונקציית הגל ולאובדן הקוהרנטיות הקוונטית. היבט בסיסי זה של מכניקת הקוונטים עומד בבסיס המעבר מהתנהגות קוונטית להתנהגות קלאסית במערכות עיבוד מידע קוונטי, המדגיש את האופי העדין של מצבי הקוונטים ואת השפעת המדידה על תכונותיהם.

שאלות ותשובות אחרונות אחרות בנושא יסודות המידע הקוונטי של EITC/QI/QIF:

הצג שאלות ותשובות נוספות ב-EITC/QI/QIF Information Quantum Fundamentals

עוד שאלות ותשובות:

מתויג תחת: , , , , ,