Es gibt drei Hauptarten, Quantenzustände auf Qubi zu visualisieren. Jede erzählt einen anderen Teil der Geschichte.
1. Realistischer Modus
Der erste Modus ist der realistische Modus, in dem nur die Ergebnisse von Messungen auf Qubi gezeigt werden. Dies ist der wichtigste Modus, da er nachbildet, wie Qubits wirklich funktionieren: Sie bekommen nur dann Information aus einem Qubit, wenn Sie es messen.
2. Einzel-Achsen-Enthüllungsmodus
Der Einzel-Achsen-Enthüllungs-Modus zeigt Ihnen die Wahrscheinlichkeiten und Korrelationen des Statevektors – unter der Annahme, dass Ihre zukünftigen Messungen entlang der Schwerkraftrichtung erfolgen.
Gibt es zwei Möglichkeiten – wir nennen sie „Welten“ –, werden sie unterschiedlich gefärbt. Hier einige Beispiele.
Welche Achse wählen wir? Wir haben zwei Optionen:
- Die Achse fest auf die Computerbasis setzen (die
|0⟩/|1⟩-Achse). - Die Achse für jede Kugel so wählen, dass sie sich an die Schwerkraft ausrichtet. So können Sie die Kugeln bewegen, um den Statevektor entlang jeder beliebigen Achse zu analysieren, einfach durch Drehen der Qubis.
Einzel-Qubit-Zustände
|0⟩. Es gibt nur eine Möglichkeit: es wird oben gemessen.Zwei-Qubit-Zustände
Drei-Qubit-Zustände
Überlappende Welten
Was passiert, wenn zwei Welten in dieselbe Richtung auf einem Qubit zeigen? Nehmen Sie den Zustand |00⟩ + |01⟩ + |10⟩ + |11⟩ (= |+⟩|+⟩, normiert): der Oben-Zustand auf Qubit A ist Teil zweier Welten: |00⟩ und |01⟩. Der Unten-Zustand ist ebenfalls Teil zweier: |10⟩ und |11⟩. Verankern wir also beide Kugeln an der Schwerkraft, hat jeder Pol auf jeder Kugel zwei Welten übereinander.
Im Einzel-Achsen-Enthüllungs-Modus mischen sich diese überlappenden Loben in einem zeitlich wandernden Schimmer. Sie sehen eine Farbe durchziehen, dann die andere.
3. Alle-Achsen-Enthüllungsmodus
Der Alle-Achsen-Enthüllungs-Modus zeigt Ihnen die Wahrscheinlichkeiten und Korrelationen des Statevektors für jede mögliche Messrichtung. Jede Richtung auf der Kugel bekommt einen einzigartigen Farbton, und die Oberflächen der Kugeln stimmen im Farbton überein, wo immer die Qubits korreliert sind.
Beachten Sie, dass dieselben Farben oben auf beiden Qubits sitzen und dieselben Farben unten. Das sagt uns: messen wir entlang der Z-Achse, bekommen wir dieselben Ergebnisse – genau das, was uns der Einzel-Achsen-Enthüllungs-Modus zeigt.
Wir können aber auch sehen, was passiert, wenn wir seitwärts oder in jede andere Richtung messen. Jede Richtung hat ihr eigenes Paar korrelierter Farben.
Fahren Sie über die Kugeln, um den Punkt auf der anderen Kugel zu sehen, der dieselbe Farbe teilt.
Für die Mathematik hinter diesem Visualisierer (wie jede Richtung auf jeder Kugel einen einzigartigen Farbton bekommt und warum korrelierte Punkte eine Farbe teilen) sehen Sie unser Whitepaper.
Probieren Sie sie selbst aus
Drei Arten, ein Qubit zu sehen. Ein Gerät.
Qubi wechselt mit einem Tipp in der App zwischen allen drei Modi. Realistisch für die Wissenschaft, Einzel-Achsen-Enthüllung für die Intuition, Alle-Achsen-Enthüllung, wenn Sie das vollständige Bild wollen.