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

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3

章 多重キュビット

図3-2の状態はその構成要素のキュビットで理解できますが、図 3-3に示す

3

キュビットレジスタの

状態を見てください。

図3-3

これは、

∣

0

⟩

と

∣

7

⟩

の均等な重ね合わせによって、

3

キュビットで表現される状態を表しています。

図3-2で行ったように、個々のキュビットの表現を使ってこれを可視化することはできるでしょうか？

0

と

7

は

2

進法表示で

000

と

111

であるため、

∣

0

⟩∣

0

⟩∣

0

⟩

と

∣

1

⟩∣

1

⟩∣

1

⟩

の

2

つの状態にある

3

つのキュ

ビットの重ね合わせが可能です。驚くべきことに、この場合、個々のキュビットに対する円表示で表現

することはできません。

3

つのキュビットを読み取ると、各キュビットから読み出された値は常に同一

の値 に な り ま す（

50 %

の確率で値が

0

になり、

50 %

の確率で

1

に な り ま す ）。 で す か ら 、 明 ら か に 、

3

つ

のキュビットの間にはある種のつながり（

link

：リンク）が必要です。このリンクによって、注目する多

重キュビットの出力が同じであることが保証されます。

このリンクは、新しくかつ強力なもつれの現象に他なりません。もつれた多重キュビットの状態は、

それを構成する各キュビットの記述の組み合わせでは表現することはできません。本当にそうか、みな

さんはぜひトライしてみてください。もつれによるリンクを記述するには、多重キュビットレジスタ全

体が必要です。また、複数個の単一キュビットの演算だけから、もつ ...