Le bit quantique

1. Du bit au bit quantique

Le bit quantique dont l’écriture est habituellement simplifiée en qubit, voire qu-bit, ou encore qbit est l’unité de base de stockage en informatique quantique. C’est l’équivalent du bit de l’informatique classique. En effet, dans un ordinateur, l’ensemble des informations qui circulent sont réductibles à des séquences de « 0 » et de « 1 ». Pour le codage de l’information d’abord, puis lors de son traitement qui utilise intensivement des portes logiques. Ces portes sont réalisées matériellement avec des dizaines voire des centaines de millions de transistors qui composent nos ordinateurs. De manière symétrique, nous étudierons par la suite les portes quantiques de l’informatique quantique.

Dorénavant, nous prendrons l’écriture qubit pour désigner un bit quantique. Dans la littérature ou dans la presse informatique, le qubit est parfois présenté comme « un bit qui peut valoir à la fois 0 et 1 ». On reconnaît ici le principe de superposition quantique largement étudié précédemment.

C’est effectivement ce principe qui sous-tend la définition d’un qubit qui a comme valeur éligible à la mesure (écrites...

1. Exemple à un qubit

On peut alors tenter d’écrire les formes vectorielles quand on a deux qubits.

2. Exemple à deux qubits

Quand on a deux qubits, on a évidemment quatre valeurs possibles mesurables qui sont les suivantes :

On peut donc alors et comme précédemment déterminer les vecteurs associés à chaque valeur mesurable :

Les quatre vecteurs ainsi définis forment une base vectorielle de dimension 4 nous permettant d’écrire la combinaison linéaire décrivant n’importe quel état quantique avant mesure.