Qubit

Dalam komputasi kuantum , qubit ( / ː k juː b ɪ t / ) atau bit kuantum (kadang-kadang qbit ) adalah unit dasar informasi kuantum — versi kuantum dari bit biner klasik yang secara fisik diwujudkan dengan perangkat dua-keadaan. Qubit adalah sistem mekanika kuantum dua tingkat (atau dua level), salah satu sistem kuantum paling sederhana yang menunjukkan kekhasan mekanika kuantum. Contohnya termasuk: spin elektron di mana dua tingkat dapat diambil sebagai putaran atas dan putaran bawah; atau polarisasi satu foton di mana kedua keadaan dapat dianggap sebagai polarisasi vertikal dan polarisasi horizontal. Dalam sistem klasik, sedikit harus dalam satu keadaan atau yang lain. Namun, mekanika kuantum memungkinkan qubit berada dalam superposisi yang koheren dari kedua kondisi secara bersamaan, sifat yang mendasar bagi mekanika kuantum dan komputasi kuantum.

Representasi Standar

Di mekanika kuantum, keadaan kuantum umum sebuah qubit dapat diwakili sebuah superposisi linier dari dua keadaan basis ortonormal (atau vektor basis). Vektor-vektor ini biasa dilambangkan sebagai $|0\rangle ={\bigl [}{\begin{smallmatrix}1\\0\end{smallmatrix}}{\bigr ]}$ dan $|1\rangle ={\bigl [}{\begin{smallmatrix}0\\1\end{smallmatrix}}{\bigr ]}$ . Mereka biasa ditulis dalam notasi Dirac —atau "bra–ket"— konvensional; $|0\rangle$ dibaca sebagai "ket 0" dan $|1\rangle$ sebagai "ket 1". Kedua keadaan basis ortonormal ini, $\{|0\rangle ,|1\rangle \}$ , yang jika bersama dapat dipanggil basis komputasi, dikatakan merentang ruang vektor linier (Hilbert) dua dimensi sebuah qubit.

Keadaan basis qubit juga dapat digabung untuk mendapatkan keadaan basis hasil. Misalnya, dua qubit dapat diwakilkan dengan ruang vektor linier empat dimensi yang direntangkan keadaan basis hasil berikut: $|00\rangle ={\biggl [}{\begin{smallmatrix}1\\0\\0\\0\end{smallmatrix}}{\biggr ]}$ , $|01\rangle ={\biggl [}{\begin{smallmatrix}0\\1\\0\\0\end{smallmatrix}}{\biggr ]}$ , $|10\rangle ={\biggl [}{\begin{smallmatrix}0\\0\\1\\0\end{smallmatrix}}{\biggr ]}$ , dan $|11\rangle ={\biggl [}{\begin{smallmatrix}0\\0\\0\\1\end{smallmatrix}}{\biggr ]}$ .