Qubit khác bit như thế nào?

Bạn sẽ học được gì

• So sánh trạng thái trước khi đo và kết quả sau khi đo.
• Phân biệt chồng chập với một kết quả chưa biết.
• Hiểu qubit cần bảo vệ khỏi nhiễu.

Cần biết trước

Đọc bài nền tảng được liên kết ở phần điều kiện tiên quyết. Bài này chỉ giải thích nguyên lý, không yêu cầu lắp hay tháo thiết bị.

Cùng nói về thông tin nhưng không cùng trạng thái

Bit cổ điển dùng một trong các giá trị nhị phân. Qubit là đơn vị thông tin lượng tử, có thể được đặt trong chồng chập các trạng thái cơ sở. Đó là mô tả trạng thái trước phép đo.

Không nên thay từ “bit” bằng “qubit” rồi giữ nguyên hình dung ô nhớ cổ điển. Cần hỏi hệ đang ở trạng thái nào, được điều khiển thế nào và sẽ đo theo cách nào.

• Ô trạng thái bit minh họa
• Biểu diễn trạng thái qubit
• Kết quả đọc đơn

Phép đo cho gì và không cho gì?

Theo mô hình nhị phân trong nguồn, đo qubit cho một trạng thái cơ sở. Phép đo cuối chỉ lấy được một lượng thông tin hạn chế về kết quả tính toán trong chồng chập. Không thể xem nó như thao tác mở một danh sách rồi đọc hết mọi khả năng.

Thuật toán phải tổ chức phép biến đổi và phép đo để kết quả lấy ra hữu ích. Chỉ tăng số trạng thái có thể mô tả chưa tự tạo ra một câu trả lời cho bài toán.

Vì sao không thay mọi ô nhớ bằng qubit?

Trạng thái lượng tử nhạy với tác động ngoài như dao động nhiệt và trường điện từ. Người làm máy phải vừa điều khiển vừa bảo vệ qubit khỏi nhiễu.

NIST nêu các cách hiện thực như ion và mạch siêu dẫn với những đánh đổi khác nhau. Vì vậy “qubit” gọi một vai thông tin, không chỉ một loại vỏ linh kiện. Máy lượng tử được kỳ vọng phối hợp với máy cổ điển, không phải thay tất cả chức năng của chúng.

Ví dụ để tự kiểm tra

Vẽ hai cột “trước đo” và “kết quả đọc”. Ở hàng bit, ghi một giá trị nhị phân. Ở hàng qubit, ghi “có thể là chồng chập” trước đo và “một kết quả” sau đo. Không ghi “đọc tất cả”. Bảng này là cách so sánh khái niệm; nó không phải kết quả chạy máy lượng tử.

Câu hỏi thường gặp

Qubit có phải bit mà ta chưa biết giá trị không?

Mô tả như vậy bỏ qua chồng chập và các phép điều khiển lượng tử trước đo.

Mọi qubit đều là mạch siêu dẫn không?

Không. Ion và những hệ lượng tử khác cũng được nghiên cứu làm qubit.

Tóm tắt

• Bit và qubit khác cách mô tả trạng thái.
• Phép đo không trả mọi khả năng cùng lúc.
• Điều khiển và bảo vệ trạng thái là phần thiết yếu.