Лекция 5. Один квантовый бит

На этой Лекции мы обсудили свойства простой квантовой системы – квантового бита (кубита). Кубитом называется квантовая двухуровневая система с выбранным (вычислительным) базисом $\{|0\rangle,|1\rangle\}$. На кубите определены наблюдаемые Паули $I,X,Y,Z$. При помощи матриц Паули строится представление состояний кубита на шаре Блоха: чистые состояния лежат на сфере, смешанные состояния лежат внутри шара. Обратимые операции на кубите определяются унитарными матрицами, которые действуют на шар Блоха как вращения. При этом оказывается, что при помощи набора вентилей $\{H,T\}$ удаётся аппроксимировать любую унитарную операцию. Важными случаями необратимых операций являются каналы, описывающие шум: деполяризацию, дефазирование, спонтанное излучение. Измерением одного кубита мы будем называть получение одного бита классической информации о кубите.