2.3 Qubits mit Quirky simulieren

Die Gesetze der Quanteninformatik sind seltsam und die meisten von uns haben keinen Quantencomputer, auf dem man herumexperimentieren könnte. Glücklicherweise hat Quirky seit letzter Woche neue Funktionen bekommen und kann nun ein Quanten-Bit simulieren! ¹⁰¹⁰ 10 Warum brauchen wir überhaupt Quantencomputer, wenn wir sie doch mit normalen simulieren können? Nun, Simulatoren wie Quirky funktionieren gut, solange wir nur auf einer Handvoll Qubits rechnen, sobald wir aber mehr brauchen funktionieren sie nicht mehr. Warum das so ist, werden wir in Quest 4 (Abschnitt 4, Abschnitt 4.1.1) herausfinden. Besuche zunächst wieder:

https://www.quantum-quest.org/quirky

und tippe auf “Quest 2”. Dein Fenster wird ähnlich wie in Abb. 2.3 aussehen.

Der wichtigste Unterschied zu letzter Woche ist, dass der ‘Draht’ nun einem Qubit entspricht, welches in Zustand $\left|0\right\rangle$ startet.

Genau wie letzte Woche enthält die Toolbox wieder Operationen, die du auf den Draht ziehen kannst:

Die erste Operation, , lässt uns Qubits messen. Lass uns doch direkt mal den ersten einfachen Schaltkreis in Quirky bauen:

Du wirst merken, dass sich die Linie nach dem Messen in eine Doppellinie verwandelt. Das liegt daran, dass in Quirky einzelne Linien Qubits entsprechen und Doppellinien eben ‘klassischen’ Bits. Tatsächlich wissen wir aus Abschnitt 2.2, dass das Messen eines Qubits zu einem Ergebnis von entweder $0$ oder $1$ mit gewissen Wahrscheinlichkeiten führt, also einem probabilistischen Bit.

Um die Wahrscheinlichkeiten der beiden Möglichkeiten darzustellen, können wir wieder die Wahrscheinlichkeitenanzeige Prob benutzen, die wir letzte Woche kennengelernt haben. Füg sie doch einfach mal hinzu:

Es sieht so aus, als wäre das Ergebnis der Messung mit 100% ‘Null’ (indem du mit der Maus über die Box fährst, siehst du mehr Details). Das entspricht natürlich genau unseren Erwartungen. Wenn wir $\left|0\right\rangle$ messen, sollte das Ergebnis laut den Regeln aus Gl. 1.32 immer ‘Null’ sein.

Im weiteren Verlauf dieses Kapitels werden wir noch die übrigen Operationen aus der Toolbox besprechen.