큐 비트와 클래식 비트의 차이점은 무엇입니까?

내가 알기로, 양자 컴퓨터와 비 양자 컴퓨터의 주요 차이점은 양자 컴퓨터가 큐 비트를 사용하는 반면 비 양자 컴퓨터는 (클래식) 비트를 사용한다는 것입니다.

physical-qubit

비트는 클래식 계산에 사용되는 이진 정보 단위입니다. 일반적으로 또는 두 가지 가능한 값을 사용할 수 있습니다 . 비트는 두 가지 가능한 상태에있을 수있는 장치 또는 물리적 시스템으로 구현 될 수 있습니다. $0$ $1$

아래와 같이 큐빗과 비트를 비교하고 대조하기하자 비트 용 벡터 표기를 소개 : 비트는 두 요소의 열 벡터로 표시되는 , 약자 및 대 . 이제 비트 은 벡터 로, 비트 은 됩니다. 이전과 마찬가지로 두 가지 가능한 값만 있습니다. $(\alpha,\beta)^T$ $\alpha$ $0$ $\beta$ $1$ $0$ $(1,0)^T$ $1$ $(0,1)^T$

표현의 이런 종류의 고전 비트의 중복이지만,이 큐 비트를 소개하는 쉬운 지금 : 큐 비트는 단순히 어떤이다 복소수 요소가 정규화 조건을 만족하는 경우 입니다. 정규화 조건은 와 $(\alpha,\beta)^T$ $|\alpha|^2+|\beta|^2=1$ $|\alpha|^2$ $|\beta|^2$ 측정 결과에 대한 확률로 볼 수 있습니다. 일부 호출은 양자 정보 단위를 큐 비트합니다. Qubits는 두 가지 가능한 상태에있을 수있는 양자 장치 또는 양자 시스템의 (순수한) 상태로 구현 될 수 있으며, 이는 소위 계산 기반을 형성하고 추가적으로 이들의 일관된 중첩으로 형성됩니다. 여기서 양자 성은 고전적인 및 이외의 큐 비트를 가질 필요가있다 . $(1,0)^T$ $(0,1)^T$

양자 계산 중에 큐 비트에서 수행되는 일반적인 작업은 양자 게이트와 측정입니다. (단일 큐 비트) 양자 게이트는 입력으로 큐 비트를 취하고 입력 큐 비트의 선형 변환 인 큐 비트를 출력으로 제공합니다. 큐 비트에 대해 위의 벡터 표기법을 사용할 때 게이트는 정규화 조건을 유지하는 행렬로 표현되어야합니다. 이러한 행렬을 단일 행렬이라고합니다. 고전적인 게이트는 비트를 비트로 유지하는 매트릭스로 표현 될 수 있지만, 양자 게이트를 나타내는 매트릭스는 일반적으로이 요건을 충족시키지 못한다는 것을 주목해야한다.

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

단일 비트 또는 qubit로 할 수있는 일은 많지 않습니다 . 두 가지 중 하나의 계산 능력은 많은 것을 사용하는 것에서 비롯되며 여기에서 다룰 최종 차이점이 있습니다. 여러 큐빗이 얽힐 수 있습니다. 비공식적으로 말하면, 얽힘은 고전 시스템이 가질 수있는 것보다 훨씬 강한 상관 관계의 한 형태입니다. 중첩과 얽힘은 비트로 수행 할 수없는 큐 비트로 실현 된 알고리즘을 설계 할 수있게합니다. 가장 유명한 것은 가장 잘 알려진 고전적인 알고리즘과 비교할 때 계산 복잡성이 감소 된 작업을 완료 할 수있는 알고리즘입니다.

결론 전에이 언급되어야 큐빗가 시뮬레이션 비트 수 (그리고 그 반대 ), 그러나 필요한 비트들의 수는 큐 비트의 수가 급격히 증가한다. 결과적으로, 신뢰할 수있는 양자 컴퓨터가 없으면 양자 알고리즘은 이론적으로 만 관심이 있습니다.

— 키로
소스