이진형 test 1
큐비트 (Qubit)
큐비트는 양자 비트(quantum bit)의 약어로서, 양자 정보량의 기본 단위이다. 큐비트와 고전적인 비트의 중요한 차이 중 하나는 큐비트가 2차원의 양자 상태로 표현된다는 점에 있다. 양자 상태를 정보량의 단위로 사용할 경우 양자역학의 고유한 현상들이 정보량을 정의하는 데에 중요해지므로, 큐비트를 단위로 하는 정보는 기존의 고전적 정보와 완전히 다른 성격을 갖게 된다. 고전 비트가 0과 1 사이의 선택인데 비해, 큐비트는 일반적으로 상태 <math display="inline">\left. \ |0 \right\rangle</math>과 상태 <math display="inline">\left. \ |1 \right\rangle</math>의 다음과 같은 중첩 상태로 표현된다.
<math display="block">\alpha|0\rangle + \beta|1\rangle</math>
이때, <math display="inline">\alpha</math>, <math display="inline">\beta</math>값은 복소 값으로 정의되며, <math display="inline">\alpha</math>, <math display="inline">\beta</math>가 1또는 0 값을 가질 때 주어지는 상태 <math display="inline">\left. \ |0 \right\rangle</math>과 <math display="inline">\left. \ |1 \right\rangle</math>은 계산 기저상태(computational basis states)라 부른다. 고전적인 비트값을 측정하는 상황을 가정하면 그 값이 0일 경우 0으로, 1일 경우 1로 결정론적으로 측정될 것이다. 큐비트를 측정하는 상황은 이보다 조금 복잡하며, 위의 큐비트를 측정할 경우 <math display="inline">|\alpha|^{2}</math>의 확률로 0의 값을, <math display="inline">|\beta|^{2}</math>의 확률로 1의 값을 얻게 된다. 특별한 경우가 아닌 이상, 큐비트는 <math display="inline">|\alpha|^{2} + |\beta|^{2} = 1</math>을 만족하는 규격화된 형태로 주로 활용된다. 이는 <math display="inline">|\alpha|^{2}</math>와 <math display="inline">|\beta|^{2}</math>이 확률 값이므로 확률의 합이 1이 되는 규칙을 만족해야하기 때문이다. 규격화된 큐비트는 동일하게 다음과 같이 표현할 수 있다.
표 ‑ Alice가 전송하고자 하는 고전 정보와 Bob이 전달받는 상태.
| Alice가 전송하고자 하는 고전 정보 |
Bob이 전달받는 상태 |
|---|---|
| 00 | \varphi^{+} \right\rangle = \ \frac{\left| 00 \right\rangle + \left| 11 \right\rangle}{\sqrt{2}}</math> |
| 01 | \varphi^{-} \right\rangle = \ \frac{\left| 00 \right\rangle - \left| 11 \right\rangle}{\sqrt{2}}</math> |
| 10 | \psi^{+} \right\rangle = \ \frac{\left| 01 \right\rangle + \left| 10 \right\rangle}{\sqrt{2}}</math> |
| 11 | \psi^{-} \right\rangle = \ \frac{\left| 01 \right\rangle - \left| 10 \right\rangle}{\sqrt{2}}</math> |
[[큐빗]] [[양자역학 개요#큐비트 (Qubit)|큐빗]]