큐비트

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큐비트를 표현한 블로흐 구면

양자 비트, 혹은 큐비트(qubit)는 양자 정보의 단위이다. 큐비트의 정보는, 수학적으로는 복소수에 대한 2차원 벡터 공간인 2단계 양자 역학계 안의 상태로 기술된다. 두 개의 기저 상태(또는 벡터)는 브라-켓 표기법을 사용하여 |0 \rangle |1 \rangle ("켓 0"과 "켓 1"로 읽음)로 표시한다. 따라서 큐비트는 고전적인 정보 단위인 비트의 양자 역학 판으로 볼 수 있다. 순수 큐비트 상태는 이 두 상태의 선형 양자 중첩이며, 따라서 모든 큐비트는 |0 \rangle |1 \rangle의 선형 조합으로 다음과 같이 나타낼 수 있다:

| \psi \rangle = \alpha |0 \rangle + \beta |1 \rangle,

이 때 α와 β는 복소수확률 진폭이며, 다음 식을 만족한다:

| \alpha |^2 + | \beta |^2 = 1. \,

이 큐비트가 상태 |0 \rangle 에서 측정될 확률은 | \alpha |^2이고, 상태 |1 \rangle 에서 측정될 확률은 | \beta |^2이다. 따라서 계의 두 상태에서 측정될 총 확률은 1이 된다.

비슷한 방법으로, 3단계 양자계 안의 양자 정보의 단위는 트리트에서 따 와서 큐트리트라고 부르며, d단계 양자계의 경우 큐디트(Qudit)라고 표현한다.

벤자민 슈마허는 양자 상태를 정보로 해석하는 방법을 발견하였다. 그는 정보를 상태 안에 압축하고 정보를 더 적은 수의 상태 안에 저장하는 방법을 제시하였으며, 이는 지금 슈마허 압축으로 알려져 있다. 슈마허는 큐비트라는 용어를 만든 사람이기도 하다.