Was ist ein Quantenbit (Qubit)?

Qubit ist das quantenmechanische System mit zwei Zuständen. Ein Qubit kann eine 0, eine 1 oder eine Überlagerung dieser Zustände speichern. Qubits sind die Elemente, mit denen Quantencomputer funktionieren. Diese können im Allgemeinen als Rechenbits fungieren.

Die beiden grundlegenden Operationen, die an Qubits durchgeführt werden, sind Quantengatter und Messungen, die mit großer Sorgfalt angewendet werden müssen, da bereits kleinste Störungen den fragilen Überlagerungszustand zerstören können. Im Allgemeinen wächst die Anzahl der zur Implementierung eines Quantencomputers erforderlichen Qubits exponentiell mit der Komplexität eines Algorithmus. Aus diesem Grund sind einige Probleme für klassische Computer möglicherweise unlösbar, können aber auf einem Quantencomputer leicht gelöst werden.

Im Qubit bewegt sich der Spin des Elektrons gleichzeitig auf und ab. Die Messung dieses Überlagerungszustands ergibt entweder nach oben oder nach unten mit gleicher Wahrscheinlichkeit. Es handelt sich um eine von mehreren Varianten von Quantenüberlagerungszuständen. Das Qubit kann als Grundlage für eine Vielzahl nützlicher Quantenalgorithmen verwendet werden und hat sich als optimal für lineare optische Quantencomputeroperationen erwiesen.

Beispielsweise kann das Qubit in nur einer Zehntausendstelsekunde:

• Testen Sie alle möglichen Passwörter auf einmal.

• Führen Sie eine beliebige Folge von Berechnungen durch, die sowohl vom vorherigen als auch vom nächsten Schritt einer Berechnung abhängt.

• Schaffen Sie massive Parallelität, indem Sie Berechnungen in verschiedenen Teilen des Raums gleichzeitig durchführen.

• Erstellen Sie einen sicheren Kommunikationskanal, der nicht aus der Ferne gehackt werden kann, indem Sie physikalische Eigenschaften wie Polarisation, Direktionalität und Verschränkung ausnutzen.

Qubit demonstriert auch die Schlüsseleigenschaften des Quantencomputings – alle Berechnungen erfolgen auf nichtlineare Weise. Es ist von Natur aus probabilistisch und alle seine Qubits sind miteinander verschränkt. Diese Eigenschaften ermöglichen es dem Qubit, viele leistungsstarke Berechnungen durchzuführen, die klassische Computer nicht leisten können, beispielsweise die Lösung schwieriger Probleme, bei denen herkömmliche Computer bei lokalen Minima stecken bleiben.

Der Unterschied zwischen Qubits und Bits

Ein Bit ist die grundlegende Dateneinheit in der Informatik. Ein Bit hat nur zwei mögliche Werte, die normalerweise mit 0 und 1 bezeichnet werden und Aus- und Einschalten, niedrige und hohe Spannungspegel usw. darstellen. Beim klassischen Rechnen kann ein Bit jeweils nur in einem Zustand existieren.

Ein Qubit (Quantenbit) ist eine Dateneinheit, die im Quantencomputing verwendet wird. In einem Quantencomputer können Qubits in mehreren Zuständen gleichzeitig existieren (Superposition). Die Verwendung von Überlagerung zur Darstellung von Informationen bietet enorme Vorteile gegenüber klassischen Computern.