Qubiの3つの可視化モード

Qubiで量子状態を見る3つの方法:リアリスティック、単軸表示、全軸表示。

Sohum Thakkar
Sohum Thakkar · CEO, Qolour
2026年5月9日

Qubiで量子状態を可視化する主な方法は3つあります。それぞれが物語の異なる部分を教えてくれます。

1. リアリスティックモード

最初のモードはリアリスティックモードで、Qubi上に測定の結果のみが表示されます。これは最も重要なモードで、量子ビットが実際にどう動くかを模倣しています:量子ビットから情報を得る唯一のときは測定するときです

State: |+⟩

2. 単軸表示モード

単軸表示モードは、将来の測定が重力の方向に沿うと仮定して、状態ベクトルの確率と相関を示します。

2つの可能性、私たちが「世界」と呼ぶものがあれば、異なる色で塗られます。いくつかの例:

どの軸を選ぶか? 2つのオプションがあります:

  1. 軸を常に計算基底(|0⟩ / |1⟩軸)に固定。
  2. 各球で重力に整列する軸を選ぶ。これにより、Qubiを回転させるだけで、好きな軸に沿って状態ベクトルを分析するために球を動かせます。

単一量子ビット状態

State: |0
|0⟩の単一量子ビット。可能性は1つだけ:上に測定される。
State: 1/√2 |0 + 1/√2 |1
等しい重ね合わせの単一量子ビット。2つの可能性、異なる色。

2量子ビット状態

State: 1/√2 |00 + 1/√2 |11
量子ビットA
量子ビットB
単軸表示モードでの2量子ビットベル状態。2つの相関した世界、上-上と下-下が、球を横切って同じ色を共有します。

3量子ビット状態

State: 1/√2 |000 + 1/√2 |111
量子ビット1
量子ビット2
量子ビット3
3量子ビットのGHZ状態。2つの可能性、上-上-上と下-下-下が、3つの球すべてで一致する色で非常に明確に示されます。
State: 0.88 |000 + 0.47 |111
量子ビット1
量子ビット2
量子ビット3
上-上-上が下-下-下よりはるかに可能性が高い修正GHZ状態。赤の世界は青の世界より明るい。明るさは確率に対応。

重なる世界

2つの世界が量子ビット上で同じ方向を指したらどうなるでしょう?状態|00⟩ + |01⟩ + |10⟩ + |11⟩(= 正規化された|+⟩|+⟩)を取ります:量子ビットA上の上状態は2つの世界の一部です:|00⟩|01⟩。下状態も2つの一部:|10⟩|11⟩。だから両方の球を重力に固定すると、各球の各極に2つの世界が積み重なります。

単軸表示モードでは、これらの重なるローブが時変リップルで混ざります。1つの色がスイープし、次にもう1つが見えます。

State: 1/2 |00 + 1/2 |01 + 1/2 |10 + 1/2 |11
量子ビットA · z固定
量子ビットB · z固定
両方の量子ビットがzに固定された|+⟩|+⟩。世界00(赤)と世界01(黄緑)は両方とも球Aを|0⟩に置くので、+zで重なります。他のペアも同じアイデア。各極の色が時間で競うのを見てください。

3. 全軸表示モード

全軸表示モードはあらゆる可能な測定方向の状態ベクトルの確率と相関を示します。球上のすべての方向が固有の色相を得て、球の表面は量子ビットが相関している場所で色相が一致します。

両方の量子ビットの上に同じ色があり、下に同じ色があることに注目してください。それはZ軸に沿って測定すれば同じ結果を得ることを示し、正確に単軸表示モードが示すものです。

しかし、横向きや他の方向で測定したらどうなるかも見られます。すべての方向に独自の相関する色のペアがあります。

球の上にホバーして、もう一方の球で同じ色を共有する点を見てください。

State: 1/√2 |00 + 1/√2 |11
量子ビットA
量子ビットB
全軸表示モードでの同じベル状態。相関は重力に沿うだけでなく、すべての方向で示されます。
量子ビットA
量子ビットB
|+0⟩の量子ビットAにZを繰り返し適用。量子ビットAの虹がサイクルごとに赤道の周りを180°回転するのを見てください。しかし、|00⟩と|10⟩の確率は決して変わらないので、単軸表示モードでは全期間同じに見えます。それが単軸表示が見逃す相対位相です。

このビジュアライザの背後の数学(各球のすべての方向がどう固有の色相を得るか、なぜ相関した点が色を共有するか)については、私たちのホワイトペーパーを参照。

自分で試す

量子ビットを見る3つの方法。1つのデバイス。

Qubiはアプリで1タップで3つのモードを切り替えます。科学のためのリアリスティック、直感のための単軸表示、完全な絵が欲しいときの全軸表示。