量子ビット

Qubit (quantum bit)

量子情報の最小単位。古典ビットが0か1のどちらかを取るのに対し、量子ビットは0の状態、1の状態、またはその混合を取りうる。複数の量子ビットはもつれによって単一の量子状態を共有し、1個増やすごとに表現できる組合せが倍になる。超伝導回路、捕捉イオン、中性原子、光子など実装方式に依存しない抽象概念である。

詳細

概要

NISTの解説によれば、量子計算機は古典計算機のビット(1と0で情報を符号化する二進数字)に代えて量子ビットを用いる。量子ビットは「0の状態、1の状態、またはその二つの混合」を取りうるとされる。NISTはこれを、人であれば同時に立てないはしごの最下段と最上段に同時に立っているような状態にたとえている。

技術的な要点

重ね合わせにより、2量子ビットは0と1の4通りの組合せの重ね合わせを同時に保持できるのに対し、古典的な2ビットは一度に1通りの組合せしか表せない。量子ビットを1個増やすごとに表現できる組合せは倍になる。もつれた量子ビットについてNISTの物理学者Andrew Wilsonは、常に結びついた二つ以上の対象であり独立した存在をもたないと述べている。もつれた量子ビットは物理的な距離によらず単一の量子状態を共有する。

産業での位置づけ

量子ビットは特定のハードウェアに紐づかない概念であり、超伝導回路、捕捉イオン、中性原子、光子など複数の物理系で実現されている。搭載量子ビット数はハードウェアの進展を示す指標として使われるが、ゲート誤り率やコヒーレンス時間を併せて見なければ実際に何が計算できるかは判断できない。

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