ブロッホ球を使って見えない量子の状態を可視化する

私達が普段使っているコンピュータは情報を0か1の組み合わせ(ビット列)で表現して、操作することで様々な計算を行っています。 ビットの考え方は量子コンピュータでも同様で、量子ビットという2つの量子の状態の違いを0と1の情報として表現します。 ここで厄介なのは計算途中の量子状態は確認できないということです。量子は状態を観測して確定してしまうと情報が壊れてしまう不思議な性質を持っているためです。 とはいえ計算途中が分からないと困るので、状態ベクトルやブロッホ球という量子状態を数学的に扱う考え方が導入されました。 この記事では状態ベクトルやブロッホ球の扱い方について紹介します。