O que um qubit tem que um bit não tem
Um bit guarda um valor. Um qubit guarda uma indecisão com estrutura — e essa estrutura é o que torna a computação quântica possível.
- Explicar por que um qubit não é apenas um bit mais rápido
- Ler a notação |0⟩, |1⟩ e α|0⟩ + β|1⟩
- Reconhecer que probabilidade não é a mesma coisa que amplitude
7 símbolos novos aparecem nesta aula
Nenhum deles é conta. São formas de escrever — e cada uma tem um jeito de falar em voz alta.
|0⟩lê-se “ket zero”- O jeito de escrever “o qubit está no valor 0”. A barra da esquerda e o bico da direita não são conta nem operação: são só uma caixa em volta do valor, avisando que o que está lá dentro é um estado quântico e não um número comum.
|1⟩lê-se “ket um”- A mesma caixa, agora em volta do 1: “o qubit está no valor 1”. É o equivalente quântico do bit que vale 1.
|ψ⟩lê-se “ket psi”- A mesma caixa, mas com um nome genérico dentro. ψ é uma letra grega usada como “um estado qualquer”, do mesmo jeito que x é “um número qualquer” na álgebra do colégio.
ψlê-se “psi”- Letra grega usada como nome do estado, do mesmo jeito que x é o nome do número desconhecido na álgebra. Sozinha ela não quer dizer nada de especial: é só o apelido do estado de que se está falando.
αlê-se “alfa”- A primeira letra do alfabeto grego, usada aqui como o peso do |0⟩ — o quanto o qubit pende para o zero. É um número, e pode ser negativo.
βlê-se “beta”- A segunda letra grega, usada como o peso do |1⟩ — o quanto o qubit pende para o um. Também é um número que pode ser negativo.
|α|²lê-se “módulo de alfa, ao quadrado”- O peso elevado ao quadrado, que é o que vira probabilidade de verdade. As barras significam “ignore o sinal”; o dois em cima é a potência. Se α = −0,6, então |α|² = 0,36 — ou seja, 36% de chance.
Um bit clássico é uma resposta. Ele vale 0 ou vale 1, e se você perguntar dez vezes vai receber dez vezes a mesma coisa. Toda a computação que você já usou é construída em cima dessa firmeza.
Um é outra coisa. Antes de ser medido ele não guarda uma resposta: guarda o quanto ele pende para cada resposta possível. Escrevemos isso como + , onde α e β são números que dizem o peso de cada saída.
α e β não são probabilidades. São números que podem ser negativos — e mais adiante, complexos. A probabilidade é |α|², o quadrado. Guardar o número antes de elevá-lo ao quadrado é exatamente o que abre espaço para algo que a computação clássica não tem: dois caminhos que se cancelam.
Por que isso não é só aleatoriedade
É tentador achar que um qubit é uma moeda girando: enquanto ninguém olha, ele é meio 0 e meio 1. A imagem ajuda no começo, mas ela erra no ponto mais importante — e o erro dela é fácil de mostrar num .
Pense numa moeda girando no ar. Enquanto gira, não faz sentido perguntar se ela é cara ou coroa; só quando ela cai é que existe um resultado.
Esse é o ponto que separa um qubit de um bit aleatório. A indecisão do qubit tem estrutura e é reversível. O acaso só aparece no instante da — e nem sempre aparece.
Um circuito quântico não calcula uma resposta direto. Ele organiza pesos para que, na hora de medir, algumas respostas sejam muito mais prováveis que outras.