Apa perbedaan antara bit qubit dan klasik?

Seperti yang saya pahami, perbedaan utama antara komputer kuantum dan non-kuantum adalah komputer kuantum menggunakan qubit sementara komputer non-kuantum menggunakan bit (klasik).

Apa perbedaan antara qubit dan bit klasik?

Bit adalah unit informasi biner yang digunakan dalam perhitungan klasik. Ini bisa mengambil dua nilai yang mungkin, biasanya dianggap atau 1 . Bit dapat diimplementasikan dengan perangkat atau sistem fisik yang dapat berada dalam dua kondisi yang memungkinkan.$0$$1$

Untuk membandingkan dan membedakan bit dengan qubit, mari kita perkenalkan notasi vektor untuk bit sebagai berikut: bit diwakili oleh vektor kolom dua elemen , di mana α berarti 0 dan β untuk 1 . Sekarang sedikit 0 diwakili oleh vektor ( 1 , 0 ) T dan bit 1 oleh ( 0 , 1 ) T . Sama seperti sebelumnya, hanya ada dua nilai yang mungkin.$(\alpha,\beta)^T$$\alpha$$0$$\beta$$1$$0$$(1,0)^T$$1$$(0,1)^T$

Sementara jenis representasi ini berlebihan untuk bit klasik, sekarang mudah untuk memperkenalkan qubit: qubit adalah sembarang mana elemen bilangan kompleks memenuhi kondisi normalisasi | α | 2 + | β | 2 = 1 . Kondisi normalisasi diperlukan untuk menafsirkan | α | 2 dan | β | $(\alpha,\beta)^T$$|\alpha|^2+|\beta|^2=1$$|\alpha|^2$$|\beta|^2$sebagai probabilitas untuk hasil pengukuran, seperti yang akan dilihat. Beberapa panggilan qubit unit informasi kuantum. Qubit dapat diimplementasikan sebagai keadaan (murni) dari perangkat kuantum atau sistem kuantum yang dapat berada di dua keadaan yang memungkinkan, yang akan membentuk dasar komputasi yang disebut, dan juga dalam superposisi yang koheren. Berikut quantumness yang diperlukan untuk memiliki qubit selain klasik dan ( 0 , 1 ) T .$(1,0)^T$$(0,1)^T$

Operasi biasa yang dilakukan pada qubit selama perhitungan kuantum adalah gerbang kuantum dan pengukuran. Gerbang kuantum (qubit tunggal) mengambil input qubit dan memberikan sebagai output qubit yang merupakan transformasi linear dari input qubit. Ketika menggunakan notasi vektor di atas untuk qubit, gerbang kemudian harus diwakili oleh matriks yang mempertahankan kondisi normalisasi; matriks seperti itu disebut matriks kesatuan. Gerbang klasik dapat diwakili oleh matriks yang menyimpan bit sebagai bit, tetapi perhatikan bahwa matriks yang mewakili gerbang kuantum secara umum tidak memenuhi persyaratan ini.

$(\alpha,\beta)^T$$[ (1,0)^T,(0,1)^T]$$(1,0)^T$$|\alpha|^2$$(0,1)^T$$|\beta|^2$

Tidak banyak yang bisa dilakukan dengan satu bit atau qubit . Kekuatan komputasi penuh dari keduanya berasal dari menggunakan banyak, yang mengarah pada perbedaan akhir di antara mereka yang akan dibahas di sini: banyak qubit dapat terjerat. Berbicara secara informal, keterjeratan adalah bentuk korelasi yang jauh lebih kuat daripada yang dimiliki sistem klasik. Bersama-sama, superposisi dan keterikatan memungkinkan seseorang untuk merancang algoritma yang direalisasikan dengan qubit yang tidak dapat dilakukan dengan bit. Yang paling menarik adalah algoritma yang memungkinkan penyelesaian tugas dengan kompleksitas komputasi yang berkurang jika dibandingkan dengan algoritma klasik yang paling dikenal.

Sebelum menyimpulkan, harus disebutkan bahwa qubit dapat disimulasikan dengan bit (dan sebaliknya ), tetapi jumlah bit yang dibutuhkan tumbuh dengan cepat dengan jumlah qubit. Akibatnya, tanpa komputer kuantum yang andal, algoritma kuantum hanya menjadi kepentingan teoretis saja.