Nederlands
Menu

Wat is Superpositie (kwantumsuperpositie)?

Het vermogen van een kwantumsysteem zoals een qubit om zich te bevinden in een toestand die ontstaat door meerdere toestanden, zoals |0⟩ en |1⟩, met complexe amplitudes op te tellen. Een meting geeft willekeurig een van de uitkomsten, en verschillen in de fasen van de amplitudes beïnvloeden de resultaten via interferentie.

Japanse benaming: 量子重ね合わせ

“Superpositie (kwantumsuperpositie)” komt voor in 10 oefenvragen uit 1 onderwerpen, bijv. Hardware voor kwantumcomputers.

Vakgebied: Hardware voor kwantumcomputers

Nu oefenen: vragen over Superpositie (kwantumsuperpositie)

Een qubit wordt geroteerd met microgolfpulsen die zijn afgestemd op de resonantiefrequentie, en de Rabi-frequentie (de frequentie van één heen-en-weergang tussen |0⟩ en |1⟩) is 10 MHz. Hoe lang is de π/2-puls die |0⟩ omzet in een superpositie waarin de amplitudes van |0⟩ en |1⟩ even groot zijn?

  1. A25 ns
  2. B50 ns
  3. C100 ns
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: A. 25 ns

Bij continue aansturing met microgolven oscilleert de kans om in |1⟩ te zijn als sin²(Ωt/2) met Ω = 2π × 10 MHz, en de periode van één heen-en-weergang is 1 ÷ 10 MHz = 100 ns. De rotatiehoek Ωt bereikt π/2 bij t = 25 ns, en dan is de kans om in |1⟩ te zijn 50%. Een rotatiehoek van π (50 ns) is een X-poort (π-puls) die |0⟩ en |1⟩ verwisselt, en 2π (100 ns) brengt de qubit terug naar |0⟩. De rotatiehoek wordt bepaald door de amplitude en de lengte van de puls, dus fouten in de amplitude of timing van de microgolven worden direct poortfouten.

“Superpositie (kwantumsuperpositie)” in de toelichting

Vragen met “Superpositie (kwantumsuperpositie)” (10)

  1. Een qubit wordt geroteerd met microgolfpulsen die zijn afgestemd op de resonantiefrequentie, en de Rabi-frequentie (de frequentie van één heen-en-weergang tussen |0⟩ en |1⟩) is 10 MHz. Hoe lang is de π/2-puls die |0⟩ omzet in een superpositie waarin de amplitudes van |0⟩ en |1⟩ even groot zijn?
  2. Welke uitspraak over een qubit is juist?
  3. Hoeveel waarschijnlijkheidsamplitudes (complexe getallen) zijn nodig om een algemene toestand van een systeem van 10 qubits te beschrijven?
  4. Twee qubits bevinden zich in de verstrengelde toestand (|00⟩ + |11⟩)/√2. Welke uitspraak is juist?
  5. Welke beschrijving van de werking van een X-poort op één qubit is juist?
  6. Op een qubit in de toestand |0⟩ wordt één keer een hadamardpoort (H) toegepast, waarna de qubit wordt gemeten. Wat is de kans om 1 te krijgen?
  7. Uitgaande van de twee-qubittoestand |00⟩ (het linkercijfer is de eerste qubit) wordt een H-poort op de eerste qubit toegepast, gevolgd door een CNOT-poort met de eerste qubit als controlebit en de tweede als doelbit. Wat is de resulterende toestand?
  8. Waarom kan kwantumfoutcorrectie niet zomaar de klassieke aanpak gebruiken om drie kopieën van de gegevens te maken en een meerderheidsstemming te houden?
  9. Welke beschrijving van de energierelaxatietijd T1 van een qubit is juist?
  10. Welke beschrijving van het verband tussen de defaseringstijd T2 en de energierelaxatietijd T1 van een qubit is juist?

Verwante termen

Qubit (kwantumbit) Verstrengeling (kwantumverstrengeling) Kwantumfoutcorrectie (quantum error correction) Tijdconstante Decoherentie Algoritme van Shor Ionenval (ion trap) Josephson-junctie (Josephson junction) Kwantumpoort (quantum gate) NISQ

Naar de woordenlijst