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量子ビットを見てみよう
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ito-koichi
September 20, 2025
Programming
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量子ビットを見てみよう
2025/9/20 三浦半島.rb #4 LT
ito-koichi
September 20, 2025
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Transcript
量子ビットを見てみよう 2025/9/20 三浦半島.rb #4 ito-koichi
量子ビットのうわさ... 量子ビットは 「0でもあり1でもある」 らしい 2つの量子ビットがもつ れになると「一方を測定 すると、離れているもう 一方の状態も決まる」ら しい 量子テレポーテー
ションでテレポート できるらしい 0と1を同時に持て るらしい
なんとなく 怪しい...
いや、絶対 数式を見た方が わかりやすいだろ!
というわけで 量子ビットを 見てみよう 数式で
最初に古典ビット。古典ビットは値 古典ビット(※)は「値」。値を直接知ることができる ※「古典」は古いという意味はなく、「量子」と区別するために出てきた言葉。スマートフォンができたので、その 前の携帯電話はフィーチャーフォンと呼ばれるようになった感じ。 古典の世界 0 値を知ること ができる “0だね”
量子ビットは状態 量子ビットは「状態」。ただし状態を直接知ることはできない 量子の世界 どんな状態なのか直接知ることはで きない (「理論では今はこういう状態のは ず」という計算はできる。でも状態を 直接知るすべが無いので、本当にそ うなのかはわからない) ?
量子ビットを測定すると古典ビットが得られる 量子ビットは「状態」。測定結果の古典ビットは値を知ることができる 量子の世界 ? 古典の世界 0 測定すると古典ビッ トが得られる 1 値を知ること
ができる “0だね”
量子ビットの数式 量子ビットの「状態」を表す数式 量子の世界 |ѱ> |ѱ> = α|0> + β|1> 読み方:プサイ
ケット イコール アルファ ゼロ ケット プラス ベータ イチ ケット |ѱ>を測定すると古典ビット 0, 1のいずれかが得られ る。得られる確率は - |α|^2 の確率で 0 - |β|^2 の確率で 1 上記より、|α|^2 + |β|^2 = 1というルールがある 逆に、多数測定した 結果の0, 1分布から α, βを推定できる
具体例 |ѱ> = α|0> + β|1> - α = 1,
β = 0 |ѱ> = 1|0> + 0|1> = |0> → 測定すると必ず0が得られる - α = 0, β = 1 |ѱ> = 0|0> + 1|1> = |1> → 測定すると必ず1が得られる
さらに具体例 |ѱ> = α|0> + β|1> |α|^2 + |β|^2 =
1というルールを守ればいいので、 α, βの組み合わせは色々ある - α = 1/√2, β = 1/√2 |ѱ> = 1/√2|0> + 1/√2|1> - |1/√2|^2 = 1/2なので、測定すると - 確率1/2で0が、また確率1/2で1が得られる このように、α, βの両方が0でない状態を「重ね合わせ状態」という
うわさにつっこみ - 量子ビットは「0でもあり1でもある」らしい - 0と1を同時に持てるらしい - 正確には「重ね合わせ状態を測定すると、0または1が得られる」 - 0, 1は測定した結果であり、量子ビットそのものではない
- 量子ビットはα, βによって決定した「一意の重ね合わせ状態」 量子の世界 |ѱ> 古典の世界 0 測定 1 |ѱ> = α|0> + β|1> 数式の方が正確に 表現できるので、数 式を見よう! (オタクなので、正 確な表現をしろ!と 言いたい) 得る確率は |α|^2 得る確率は |β|^2
自己紹介 名前: ito-koichi (伊藤公一) X:@itokoichi01X: 言語:Kotlin (サーバーサイド) Typescript (フロントエンド) Ruby (趣味)
参加コミュニティ:Asakusa.rb、千住.dev、PicoPicoRuby 趣味で量子コンピュータを勉強してます