Bit lượng tử (Qubit)

Ngày 21 tháng 2023 năm XNUMX - Khoảng 2 phút phút để đọc

Bit lượng tử (Qubit) là gì?

Bit lượng tử (Qubit) là một hệ thống cơ lượng tử có thể lưu trữ 0, 1 hoặc kết hợp cả hai trạng thái. Qubit là khối xây dựng của máy tính lượng tử và được sử dụng cho mục đích tính toán.

Qubit trải qua hai hoạt động cơ bản, đó là cổng lượng tử và phép đo. Các thao tác này phải được thực hiện hết sức cẩn thận vì ngay cả sự can thiệp nhỏ nhất cũng có thể phá vỡ trạng thái chồng chất mong manh. Số lượng qubit cần thiết cho máy tính lượng tử tăng theo cấp số nhân khi độ phức tạp của thuật toán tăng lên. Tỷ lệ theo cấp số nhân này là lý do tại sao một số vấn đề khó khăn đối với máy tính cổ điển có thể được giải quyết dễ dàng bằng máy tính lượng tử.

Trong trường hợp qubit, spin của electron có thể đồng thời lên và xuống. Khi đo trạng thái chồng chất này, kết quả có thể tăng hoặc giảm với xác suất bằng nhau. Trạng thái chồng chất này là một trong một số loại trạng thái chồng chất lượng tử. Qubit có thể được sử dụng làm cơ sở cho nhiều thuật toán lượng tử hữu ích khác nhau và đã được chứng minh là tối ưu cho các hoạt động tính toán lượng tử quang học tuyến tính.

Ví dụ: trong một thời gian rất ngắn, một qubit có thể:

Đồng thời kiểm tra tất cả các mật khẩu có thể.
Thực hiện một loạt các phép tính phụ thuộc vào cả bước trước và bước tiếp theo trong phép tính.
Đạt được tính song song lớn bằng cách tiến hành tính toán đồng thời ở các vị trí không gian khác nhau.
Thiết lập một kênh liên lạc an toàn không thể bị tấn công từ xa bằng cách khai thác các đặc tính vật lý như độ phân cực, tính định hướng và sự vướng víu.

Qubit cũng sở hữu các thuộc tính chính của điện toán lượng tử, bao gồm các phép tính phi tuyến tính, tính chất xác suất vốn có và sự vướng víu giữa các qubit. Những đặc tính này cho phép qubit thực hiện các phép tính mạnh mẽ mà máy tính cổ điển không thể thực hiện được, bao gồm cả việc giải quyết các vấn đề phức tạp mà máy tính thông thường bị kẹt ở mức cực tiểu cục bộ.

Sự khác biệt giữa Qubit và Bit

Bit là đơn vị dữ liệu cơ bản trong điện toán cổ điển. Nó chỉ có thể tồn tại ở hai trạng thái có thể, thường được biểu thị là 0 và 1, biểu thị tắt và bật, mức điện áp thấp và cao, v.v. Trong điện toán cổ điển, mỗi lần một bit chỉ có thể ở một trạng thái.

Mặt khác, Quantum Bit (Qubit) là một đơn vị dữ liệu được sử dụng trong điện toán lượng tử. Trong máy tính lượng tử, qubit có thể tồn tại đồng thời ở nhiều trạng thái do sự chồng chất. Việc sử dụng sự chồng chất để biểu diễn thông tin mang lại những lợi thế đáng kể so với máy tính cổ điển.

Thuật ngữ

Bit lượng tử (Qubit)