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Qu'est-ce que Superposition quantique (superposition) ?

Capacité d'un système quantique comme un qubit à se trouver dans un état formé en additionnant plusieurs états, comme |0⟩ et |1⟩, avec des amplitudes complexes. Une mesure donne l'un des résultats au hasard, et les différences de phase entre amplitudes influent sur les résultats par l'interférence.

Nom japonais: 量子重ね合わせ

« Superposition quantique (superposition) » apparaît dans 10 questions d'entraînement réparties sur 1 thèmes, dont Matériel des ordinateurs quantiques.

Domaine: Matériel des ordinateurs quantiques

S'entraîner : questions sur Superposition quantique (superposition)

On fait tourner un qubit avec des impulsions micro-ondes accordées sur sa fréquence de résonance, et la fréquence de Rabi (la fréquence d'un aller-retour entre |0⟩ et |1⟩) vaut 10 MHz. Quelle est la durée de l'impulsion π/2 qui amène |0⟩ à une superposition dans laquelle les amplitudes de |0⟩ et |1⟩ ont le même module ?

  1. A25 ns
  2. B50 ns
  3. C100 ns
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Réponse : A. 25 ns

Sous une excitation micro-onde continue, la probabilité d'être dans |1⟩ oscille comme sin²(Ωt/2) avec Ω = 2π × 10 MHz, et la période d'un aller-retour vaut 1 ÷ 10 MHz = 100 ns. L'angle de rotation Ωt atteint π/2 à t = 25 ns, quand la probabilité d'être dans |1⟩ vaut 50 %. Un angle de rotation de π (50 ns) correspond à une porte X (impulsion π) qui échange |0⟩ et |1⟩, et 2π (100 ns) ramène le qubit à |0⟩. L'angle de rotation est fixé par l'amplitude et la durée de l'impulsion : les erreurs sur l'amplitude ou la synchronisation des micro-ondes se traduisent donc directement en erreurs de porte.

« Superposition quantique (superposition) » dans les explications

Questions mentionnant « Superposition quantique (superposition) » (10)

  1. On fait tourner un qubit avec des impulsions micro-ondes accordées sur sa fréquence de résonance, et la fréquence de Rabi (la fréquence d'un aller-retour entre |0⟩ et |1⟩) vaut 10 MHz. Quelle est la durée de l'impulsion π/2 qui amène |0⟩ à une superposition dans laquelle les amplitudes de |0⟩ et |1⟩ ont le même module ?
  2. Quelle affirmation sur un qubit est correcte ?
  3. Combien d'amplitudes de probabilité (nombres complexes) faut-il pour décrire un état quelconque d'un système de 10 qubits ?
  4. Deux qubits sont dans l'état intriqué (|00⟩ + |11⟩)/√2. Quelle affirmation est correcte ?
  5. Quelle description de l'action d'une porte X sur un qubit est correcte ?
  6. On applique une fois une porte de Hadamard (H) à un qubit dans l'état |0⟩, puis on le mesure. Quelle est la probabilité d'obtenir 1 ?
  7. En partant de l'état à deux qubits |00⟩ (le chiffre de gauche est le premier qubit), on applique une porte H au premier qubit, puis une porte CNOT avec le premier qubit comme contrôle et le second comme cible. Quel est l'état obtenu ?
  8. Pourquoi la correction d'erreurs quantiques ne peut-elle pas reprendre directement l'approche classique qui consiste à faire trois copies des données et à prendre un vote majoritaire ?
  9. Quelle description du temps de relaxation énergétique T1 d'un qubit est correcte ?
  10. Quelle description de la relation entre le temps de déphasage T2 et le temps de relaxation énergétique T1 d'un qubit est correcte ?

Termes associés

Qubit (bit quantique) Intrication quantique (intrication) Correction d'erreurs quantiques (QEC) Constante de temps Décohérence Algorithme de Shor Code de surface (surface code) Cryptographie post-quantique (PQC) Jonction Josephson NISQ

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