量子コンピュータのハードウェア
|0⟩の量子ビットに H、Z、H の順にゲートを作用させてから測定したとき、1が得られる確率はどれか。
- A0%
- B50%
- C100%
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正解：C. 100%
最初の H で (|0⟩ + |1⟩)/√2 になり、Z で|1⟩の振幅の符号が反転して (|0⟩ − |1⟩)/√2 になります。この時点で測定すれば0と1は50%ずつで、Z は測定の確率を変えていませんが、相対位相を変えています。2回目の H を作用させると、|0⟩の成分が打ち消し合い、|1⟩の成分が強め合って|1⟩になるので、1が得られる確率は100%です。位相の違いが干渉によって測定結果の違いに変わることが、量子アルゴリズムの基本の仕組みです。
- A. Z を省いて H を2回作用させた場合の値です。
- B. 2回目の H の前に測定した場合の値で、Z による位相の変化が干渉で結果に現れることを見落としています。
- C. 正しい。H、Z、H の組み合わせは X ゲートと同じ働きになり、|0⟩が|1⟩になります。