Hardware für Quantencomputer

Der Zustand eines einzelnen Qubits wird auf der Bloch-Kugel dargestellt. Welchen Zustand stellt ein Punkt auf dem Äquator dar?

  1. AEine Superposition, die bei einer Messung 0 und 1 mit je 50 % Wahrscheinlichkeit liefert; die Position auf dem Äquator (die Länge) gibt die relative Phase zwischen |0⟩ und |1⟩ an
  2. BDen Zustand |0⟩, der bei einer Messung immer 0 liefert; jeder Punkt auf dem Äquator stellt denselben Zustand dar
  3. CEinen Zustand, der seine Energie verloren hat und nicht mehr als Qubit verwendbar ist
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Antwort: A. Eine Superposition, die bei einer Messung 0 und 1 mit je 50 % Wahrscheinlichkeit liefert; die Position auf dem Äquator (die Länge) gibt die relative Phase zwischen |0⟩ und |1⟩ an

Die Bloch-Kugel stellt einen Ein-Qubit-Zustand cos(θ/2)|0⟩ + e^{iφ} sin(θ/2)|1⟩ als Punkt auf einer Kugel dar, wobei der Winkel θ der Breite und φ der Länge entspricht. Der Nordpol ist |0⟩ und der Südpol |1⟩; auf dem Äquator (θ = 90°) haben die Amplituden von |0⟩ und |1⟩ denselben Betrag, sodass eine Messung 0 und 1 mit je 50 % Wahrscheinlichkeit liefert. Punkte auf dem Äquator unterscheiden sich in der relativen Phase φ: (|0⟩ + |1⟩)/√2 und (|0⟩ − |1⟩)/√2 haben dieselben Messwahrscheinlichkeiten, sind aber verschiedene Zustände. Operationen von Quantengattern lassen sich als Drehungen dieser Kugel darstellen.

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