量子力学：1入力量子ゲート

ブロッホ球 すぐにでも量子ゲートの性質を説明し始めたいところではあるが,その前に量子ビットを視覚的に理解するための「ブロッホ球」という概念を説明しておく必要がある.なぜなら,量子ゲートの働きはこのイメージを使って説明されるし,各種の量子ゲートの名前もそのイメージを使って名付けられているものばかりだからである. 量子ビットは次のように表せるのだった. ただしこのとは複素数であり,しかも次のような条件が付いている. さらに (1) 式の全体に掛かる位相が違っていても物理的には同じ状態を表すというのだから,一体,そのように表される状態というのがどのような範囲をどう変化し得るのだろうかと,困惑してしまう. 複素数というのは 2 つの実数の組で表されているのだから,(1) 式には合計で 4 つの自由度がある.そこに (2) 式の条件と,が実数になるように位相を調整してしまってもいいという条件が入るの