Учи Кванты! → Курс → Фаза — скрытая координата

Фаза не видна при измерении!

Начинаются «квантовые фокусы»: фаза вполне реальна — но измерение её никак не показывает. Приготовим два состояния, различающиеся только фазой, и убедимся в этом сами.

План фокуса

Начинаются «квантовые фокусы». Мы уже знаем, что у амплитуд есть фаза. Сейчас проверим неожиданное: фаза вполне реальна, но измерение её никак не показывает!

План такой: приготовим два состояния, различающиеся только фазой, и убедимся, что измерение их не различает. Старт — привычный |0⟩.

Плюсовое состояние

Адамар дал знакомое плюсовое состояние |+⟩ = (|0⟩+|1⟩): 50 на 50, точка на экваторе сферы Блоха.

Запомните, где эта точка стоит, — сейчас гейт Z перебросит её на другую сторону.

Z разворачивает фазу

Мы применили гейт Z (раньше мы обсуждали только X, но по аналогии понятно, что есть и Y, и Z). Гейт Z развернул фазу у амплитуды |1⟩ — попросту поменял ей знак. Из плюсового состояния |+⟩ получилось минусовое |−⟩ = (|0⟩−|1⟩).

Сравните с прошлым уроком, где был только гейт H: длины полосок те же, 50 на 50, и гистограмма точно такая же — измерение никакой разницы не замечает (нажмите «Измерить 100 раз» и проверьте!). А разница всё-таки есть: цвет полоски |1⟩ стал другим, и на сфере точка переехала на другую сторону экватора. Состояния разные — значит, фаза настоящая. Просто прямое измерение её не показывает.

Бит против кубита — ещё раз

Вот мы и столкнулись ещё с одной принципиальной разницей между битом и кубитом. 0 или 1 в обычном бите — это всё, что мы можем в нём закодировать: никакой информации «между 0 и 1» в бите нет, никаких скрытых характеристик тоже.

А в кубите есть целая фаза, с которой можно работать (и мы будем!), но на измерение она влияния до поры до времени не оказывает. Почему «до поры до времени» — узнаете уже в следующем уроке.

Дальше урок продолжается интерактивом — откройте его на сайте.