動かして学ぶ量子コンピュータプログラミング ―シミュレータとサンプルコードで理解する基本アルゴリズム

20

2

章 単一キュビット

うか？

回転はキュビットの重ね合わせにおける相対位相の変化を表します。したがって、

2

つの円の間

の相対的な回転だけが興味の対象となります

＊

1

。もし

QPU

の演算が両方の円の回転を引き起こしたと

しても、

∣

1

⟩

の円のみが回転するような効果と常に同等に考えることができます。これにより、相対的

な回転とは何かがより明確になるでしょう。この例を図 2-5に示します。

図2-5相対



相対位相は、重ね合わせの大きさとは独立に変更できます。具体的には、図2-3の

3

番目と

4

番目の

例を比較すると、単一キュビットでの

2

つの状態の間の相対位相は値を読み出す確率に直接影響を与

えないことがわかります。

単一のキュビットの相対位相が重ね合わせの大きさに影響を及ぼさないということは、それが観測

結果に直接的な影響を与えないことを意味します。このため、相対位相の特性は重要でないと考えて

しまうかもしれません。しかし、実際にはまったく違います。多重キュビットを使った量子コンピュー

ティングでは、この回転を利用して、最終的に異なる値を読み出す確率に巧妙かつ間接的に影響を与

えることができます。実際、相対位相をうまく制御すると、計算を行う上で、驚くべき利点が生まれま

す。ここでは、この利点を生み出す演算（

1

つのキュビット上でのみ実行される演算）を紹介し、その演

算の効果を円表示を用いて可視化してみましょう。