Квантовый бит (Кубит) — единица измерения количества битов в квантовой информации, также называемая «кубитом».
Что такое квантовый бит (кубит)?
Кубит — это квантово-механическая система с двумя состояниями. Кубит может хранить 0, 1 или суперпозицию этих состояний. Кубиты — это элементы, с помощью которых работают квантовые компьютеры. Обычно они могут действовать как вычислительные биты.
Две основные операции, выполняемые над кубитами, — это квантовые вентили и измерения, которые следует применять с большой осторожностью, поскольку даже малейшее вмешательство может разрушить хрупкое состояние суперпозиции. Как правило, количество кубитов, необходимых для реализации квантового компьютера, экспоненциально растет вместе со сложностью алгоритма. Вот почему некоторые проблемы могут быть неразрешимы для классических компьютеров, но легко могут быть решены на квантовом компьютере.
В кубите спин электрона направлен вверх и вниз одновременно. Измерение этого состояния суперпозиции возвращает либо вверх, либо вниз с равной вероятностью. Это одна из нескольких разновидностей состояний квантовой суперпозиции. Кубит можно использовать в качестве основы для множества полезных квантовых алгоритмов, и было доказано, что он оптимален для операций линейных оптических квантовых вычислений.
Например, всего за одну десятитысячную секунды кубит может:
- Проверить все возможные пароли одновременно.
- Выполнить произвольную последовательность вычислений, которая зависит как от предыдущего, так и от следующего шага вычисления.
- Создать массовый параллелизм, выполняя вычисления в разных частях пространства одновременно.
- Создать безопасный канал связи, который нельзя взломать удаленно, используя физические свойства, такие как поляризация, направленность и запутанность.
Qubit также демонстрирует ключевые свойства квантовых вычислений — все его вычисления выполняются нелинейным образом. Он по своей сути вероятностный, и все его кубиты запутаны друг с другом. Эти свойства позволяют кубиту выполнять множество мощных вычислений, которые не могут выполнять классические компьютеры, например, решать сложные задачи, когда обычные компьютеры застревают на локальных минимумах.
Разница между кубитами и битами
Бит — это основная единица данных в вычислениях. Бит имеет только два возможных значения, обычно обозначаемых 0 и 1, представляющих выключение и включение, низкий и высокий уровни напряжения и так далее. В классических вычислениях бит может находиться только в одном состоянии в каждый момент времени.
Кубит (квантовый бит) — это единица данных, используемая в квантовых вычислениях. В квантовом компьютере кубиты могут находиться в нескольких состояниях одновременно (суперпозиция). Использование суперпозиции для представления информации дает огромные преимущества по сравнению с классическими компьютерами.