Was ist ein Qubit?
Das Qubit ist ein Beispiel für ein Quantenbit. Beim Quantencomputing dient das Qubit als Gegenstück zur Binärziffer, die normalerweise als Bit bezeichnet wird. Eine Binärziffer dient als grundlegendste Informationseinheit in einem klassischen Computer. In gleicher Weise dient das Qubit als grundlegendste Informationseinheit in einem Quantencomputer.
Bei einem Quantencomputer sind diese Quantenbits oder Qubits im Wesentlichen Photonen- oder Elektronenteilchen, die eine Polarisation oder Ladung tragen, die entweder positiv oder negativ ist. Die Ladung des Qubits wird in der tatsächlichen Programmierung entweder als "0" oder als "1" gelesen. Die Wechselbeziehung und Leistung dieser geladenen Teilchen liefert die Grundfunktionalität des Quantencomputers, da die Funktion auf der Quantentheorie basiert .
Die Funktion des Qubits wird von zwei Prinzipien bestimmt, die für die Idee der Quantenphysik grundlegend sind. Eines dieser Prinzipien ist die Überlagerung. In Bezug auf das Qubit hat die Überlagerung damit zu tun, wie sich das Qubit in einem Magnetfeld verhält. Wenn sich das Qubit oder das Elektronenteilchen in Ausrichtung mit dem Feld dreht oder dreht, spricht man von einem Spin-up-Zustand. Sollte sich das Qubit gegen das Feld drehen oder drehen, spricht man von einem Spin-Down-Zustand. Die Verwendung eines Energiezuflusses kann den Spin des Qubits ändern und es somit ermöglichen, die Nützlichkeit jedes im Feld enthaltenen Qubits zu manipulieren.
Ein zweites Prinzip, das sich auf die Funktion eines Qubits auswirkt, ist die Verschränkung. Dieses Prinzip hat damit zu tun, wie einzelne Qubits miteinander interagieren. Sobald eine Verbindung irgendeiner Art zwischen Qubits hergestellt ist, bleibt die Verbindung im Wesentlichen bestehen. Dies führt zur Bildung von Qubit-Paaren. Das Paar enthält ein Qubit, das sich in einem Hochlaufzustand befindet, während sich das zweite Qubit in einem Herunterlaufzustand befindet. Das Interessante an diesem Phänomen ist, dass es große Abstände zwischen den beiden Qubits im Paar geben kann, sie aber immer noch als Gegensätze aufeinander reagieren.
Wenn Überlagerung und Verstrickung genutzt und manipuliert werden können, entsteht eine Menge Rechenleistung. Die duale Natur eines Qubit-Paares ermöglicht es einem Quantencomputer, im Vergleich zu einer binären Computerkonfiguration mehr Zahlen zu speichern. Dies wiederum führt zu einer Kapazitätserweiterung, die ein breiteres Spektrum simultaner Funktionen ermöglicht, sodass sich Quantencomputer ideal für Situationen eignen, in denen die Verarbeitung großer Datenmengen in einem relativ kleinen Zeitfenster erforderlich ist.