Qubit: Medindo Sua Amplitude

Finalizamos o post Qubit: O Bit do Lado Quântico da Força com uma dúvida: como a amplitude do Qubit seria alterada?

Amplitude do Qubit

Ao medirmos o Qubit, obtemos o resultado |0> ou |1>, onde |α|² + |β|² = 1. Tendo α = a + ıb e β = c + ıd, com a, b, c e d pertencente aos reais, substituindo na equação de vetor de estados temos:

|α|² + |β|² = 1 => a² + b² + c² + d² = 1

Como as amplitudes α e β são números complexos, pode-se representá-la através de coordenadas polares da seguinte forma:

Onde, 0 ≤ Arg(z) ≤ 2π e considerando as operações entre ângulos como módulo de 2π, podemos reescrever a fórmula|ψ> = α|0> + β|1> da seguinte maneira:

Ao definirmos ξ como cos(ξ) = |α| e sen (ξ) = |β|, sendo 0 ≤ ξ ≤ π/2, e θ = 2ξ, com θ ∈ [0,π], iremos substituir essas variáveis na equação anterior e assim obteremos a forma polar do Qubit:

onde:
γ = Arg(α)
φ = Arg(β) – Arg(α)
θ = 2 arccos(|α|) = 2 arcsen(|β|)

Qubit: O Bit do Lado Quântico da Força

O bit. Sem ele não haveria computadores, smartphones e internet facilitando a nossa vida e o pior… tudo seria um tédio. O dígito binário, ou bit para os íntimos, é a unidade básica da informação permitindo o processamento e armazenamento de dados na computação e comunicação digital, determinando dois possíveis estados para tal fim: 0 ou 1. Esses estados podem ser representados de diversas formas: verdadeiro ou falso, + ou -, ativado ou desativado, cara ou coroa, ying ou yang… ou seja, qualquer atributo que possa assumir apenas 2 valores distintos.

Para a computação quântica poder ser eficiente, ela não pode usar a mesma forma de processamento e armazenamento de dados utilizado na computação clássica. Ela precisa de uma unidade de informação diferente. Então para o lado quântico da força funcionar, da física quântica surgiu o qubit, quantum bit ou bit quântico, como desejarem chamar.

Esfera de Bloch representando um qubit