量子ビット

量子ビット（りょうしビット、quantum bit, Qbit）は、量子情報科学および量子コンピュータにおいて情報を表現・処理するための基本単位である。通常 qubit（キュービット）と略記される。

古典的なビットが0または1のいずれかの状態のみをとるのに対し、量子ビットは量子力学に基づき、それらの重ね合わせ状態もとることができる。状態は連続的に変化するが、測定結果は0または1のいずれかとなる。この性質により、量子計算では古典計算とは異なる情報処理が可能となる。

量子情報処理において Qubit の状態は量子力学的2準位系の状態ベクトルで表現される。古典ビットは2状態である（以下ではその2つの状態をそれぞれ、0 と 1 とする）。それに対して量子ビットは、そのような2状態の量子力学的重ね合わせ状態もとることができる。ブラ-ケット記法では、1量子ビットは、$\alpha |0\rangle +\beta |1\rangle$と表現される。ここで、$\alpha ,\beta$は$|\alpha |^{2}+|\beta |^{2}=1$の関係を満たす複素数である。これを観測した際、状態$|0\rangle$を得る確率は$|\alpha |^{2}$であり、状態$|1\rangle$を得る確率は$|\beta |^{2}$である。同じ記法で古典ビットを表現すると、$\alpha ,\beta$は、どちらかが0で、もう一方が1である。

つまり、ビットは0と1の状態しかとれないことに対して量子ビットは0と1と、その重ね合わせの状態を取れるということである。

関連項目

• 量子力学
  • 2状態系
• 情報理論
• 量子コンピュータ

外部リンク

• 『量子ビット』 - コトバンク