Квантовая технология: от основ к практике. Взаимодействие между кубитами

В классической физике энергия может принимать любые значения, но в квантовой механике энергия квантуется и может принимать только определенные значения.

Квантовая механика также характеризуется принципом неопределенности Гейзенберга. Согласно данному принципу, существуют фундаментальные ограничения на одновременное измерение двух или более сопряженных физических величин. Например, точность измерения позиции и импульса частицы не может быть одновременно бесконечно точной.

Эти основные принципы квантовой механики формируют базис для понимания и применения квантовой технологии.

Описание квантовых систем и их состояний

Квантовая система – это физическая система, описываемая принципами квантовой механики. В отличие от классических систем, в которых частицы могут иметь определенные значения свойств, квантовые системы могут находиться в состояниях, которые представляют собой суперпозиции различных возможных значений свойств.

Каждая квантовая система имеет набор возможных состояний, которые могут быть представлены векторами в гильбертовом пространстве.

Состояния квантовой системы описываются с помощью волновых функций, обозначаемых обычно как |??. Волновая функция содержит информацию о вероятностях различных значений свойств системы. Состояние системы может быть представлено как комбинация нескольких базисных состояний, где каждое базисное состояние соответствует определенному значению свойства.

В квантовой механике также важен принцип суперпозиции, согласно которому состояние системы может быть комбинацией различных базисных состояний с определенными вероятностями. Это означает, что до измерения системы, когда происходит коллапс волновой функции, система может находиться в суперпозиции нескольких состояний, и только после измерения мы получим конкретный результат.

Состояние квантовой системы может быть изменено с помощью операторов. Операторы – это математические объекты, которые действуют на волновую функцию и изменяют ее состояние. Например, оператор повышения и понижения используется для изменения значения свойства частицы.

Описание квантовых систем и их состояний предоставляет основу для изучения и разработки квантовых технологий.