Что Такое Квантовый Бит (Qubit)?

Квантовый бит может существовать в суперпозиции, что показывает, что он может находиться в нескольких состояниях одновременно. Qubit (кубит) может хранить 0 и 1 или оба значения одновременно. Это означает, что он может работать очень быстро и проводить несколько вычислений одновременно.

Иными словами, это квантово-механический метод с двумя состояниями.

Между кубитами и битами имеются определённые различия. Бит является простейшей единицей информации в вычислениях. Он может иметь два возможных значения, которые обычно указывают на 0 и 1, означающих выключение и включение, низкие и высокие уровни вольтажа и так далее.

С точки зрения традиционного вычисления, бит может поддерживать только одно состояние.

В квантовом вычислении единицей данных является кубит. Кубиты в квантовом компьютере могут находиться в нескольких состояниях одновременно (суперпозиции). Использование суперпозиции для описания данных имеет значительные преимущества по сравнению с традиционными компьютерами.

Квантовые вентили и измерения являются двумя основными процессами проводимыми в кубитах. Они должны использоваться с чрезвычайной осторожностью так как даже малейшее влияние может разрушить уязвимую ситуацию суперпозиции.

Вращение электрона в кубите происходит вверх и вниз одновременно. Измерение этих условий суперпозиции возвращается с равными шансами - либо вверх, либо вниз. Это одно из многих типов условий квантовой суперпозиции.

Со сложностью алгоритма, число кубитов требуемое для создания квантового компьютера, значительно увеличивается. В результате некоторые задачи могут быть нерешёнными для обычных компьютеров, но могут легко решаться на квантовом компьютере.

Было продемонстрировано, что кубит идеально подходит для операций прямых оптических квантовых вычислений. Его можно использовать в качестве основы для целого ряда полезных квантовых алгоритмов.

Для примера, за одну десятитысячную секунды, кубит может выработать безопасный канал сообщения. Его нельзя удалённо взломать манипулируя запутанностью, поляризацией, направленностью и другими физическими особенностями.

Он может оценить все возможные пароли одновременно, а также провести сложную цепочку вычислений, которые полагаются на предыдущие и следующие фазы в обработке. Он также может генерировать огромный параллелизм, выполняя вычисления во многих местах пространства.

Также кубит показывает один из самых важных аспектов квантового вычисления. Все его вычисления проходят нелинейным методом. Квантовое вычисление по своей природе непредсказуемо и все его кубиты переплетены.

Из-за этих качеств кубиты могут выполнять многие сложные вычисления, которые недоступны традиционным компьютерам, вроде решения сложных проблем, тогда как традиционные компьютеры ограничены локальными минимумами.

Внутренний параллелизм квантового компьютера обусловлен суперпозицией кубитов, и этот параллелизм, по данным Дэвида Дойча, помогает квантовым компьютерам проводить миллионы вычислений за время, которое необходимо обычному компьютеру для одного вычисления.

В этом плане 30-кубитный компьютер может потенциально иметь такие же возможности как текущий суперкомпьютер работающий на 10 терафлопсах, для сравнения обычный ПК работает только лишь на нескольких гигафлопсах.