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Quantenmechanik, Relativitätstheorie und der ganze Rest. Wenn Sie Themen diskutieren wollen, die mehr als Schulkenntnisse voraussetzen, sind Sie hier richtig. Keine Angst, ein Physikstudium ist nicht Voraussetzung, aber man sollte sich schon eingehender mit Physik beschäftigt haben.

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  #1  
Alt 27.05.19, 21:29
rdang rdang ist offline
Newbie
 
Registriert seit: 03.05.2019
Beiträge: 8
Standard Was ist ein QBit?

Ich werde einfach mal versuchen ein paar Dinge in eigene Worte zu fassen, mit der Hoffnung diese dann besser zu verstehen. Vielleicht könnt Ihr einfach die Zeilen kommentieren bei denen ich falsch liege?

Also... es gibt Objekte (ich nenne Sie jetzt mal der Einfachheit halber so) die sich für ein Quantenbit eigenen: Diese können den Zustand „Spin-up“, Spin-Down“ oder „Superposition“ einnehmen.

Spin-up bzw.- Down sind messbare Zustände? Wie wird dieser Zustand gemessen?

Dazu scheint die Superposition mehr oder weniger in weitere zustände aufteilbar zu sein:

Superposition mit Wahrscheinlichkeit eines flip in die Up-, bzw. eine Wahrscheinlichkeit mit flip in die Down-Position. Ist das jetzt was Messbares? Was hilft mir hier die Bloch-Sphere?

Die Bloch-Sphere suggeriert doch, dass jeder Zustand eines Qbits einen Punkt auf der Bloch-Sphere darstellt. Ich bringe die Bloch-Sphere einfach nicht mit dem Thema „Wahrscheinlichkeit der Zustände“ in Einklang.

Danke für eure Hilfe!
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  #2  
Alt 28.05.19, 09:03
Bernhard Bernhard ist offline
Moderator
 
Registriert seit: 14.06.2017
Beiträge: 1.206
Standard AW: Was ist ein QBit?

Hallo rdang,

es gibt neben den einschlägigen WP-Artikeln eine gute Einführung von IBM in die Thematik. Wie üblich in der Forschung alles auf Englisch:

https://quantumexperience.ng.bluemix...e=introduction
__________________
Freundliche Grüße, B.

Überhaupt droht ja jedem universelle Geltung heischenden Ansatz die Sphinx der modernen Physik, die Quantentheorie - T. Kaluza, 1921
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  #3  
Alt 28.05.19, 19:31
rdang rdang ist offline
Newbie
 
Registriert seit: 03.05.2019
Beiträge: 8
Standard AW: Was ist ein QBit?

Hallo Bernhard,

danke für die schnelle Antwort!!
Ich habe in der tat vor einigen Wochen genau mit diesem Guide angefangen...
Es sind aber leider noch ein paar viele Fragen aufgekommen... ich hoffe ich darf dich dann mit diesen Belästigen ??

Ich habe auch einen IBMQ account.. Vielleicht kannst du mir auch das eine oder andere Beispiel erklären?

Aber zuerst versuche ich nochmal mit dem Guide zurecht zu kommen.
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  #4  
Alt 28.05.19, 20:16
Bernhard Bernhard ist offline
Moderator
 
Registriert seit: 14.06.2017
Beiträge: 1.206
Standard AW: Was ist ein QBit?

Zitat:
Zitat von rdang Beitrag anzeigen
Es sind aber leider noch ein paar viele Fragen aufgekommen... ich hoffe ich darf dich dann mit diesen Belästigen ??
Zu den Grundlagen kann ich natürlich etwas schreiben.

Zitat:
Ich habe auch einen IBMQ account.. Vielleicht kannst du mir auch das eine oder andere Beispiel erklären?
Das Simulationstool wird im auch Full User Guide ganz gut erklärt.
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Freundliche Grüße, B.

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  #5  
Alt 29.05.19, 05:32
Bernhard Bernhard ist offline
Moderator
 
Registriert seit: 14.06.2017
Beiträge: 1.206
Standard AW: Was ist ein QBit?

Zitat:
Zitat von Bernhard Beitrag anzeigen
Zu den Grundlagen kann ich natürlich etwas schreiben.
Der wesentliche Unterschied von Bit und QBit sind die beiden Winkel auf der Bloch-Sphäre. Man hat neben dem 0 und 1 also noch zwei kontinuierliche Winkel in der Beschreibung des QBits.

Dann gibt es verschiedene Operatoren auf der Bloch-Sphäre, die in bestimmter Weise auf die Winkel wirken.

Ferner kann man QBits miteinander quantenmechanisch verschränken, was für mich auch neu war.

Über die Operatoren und die Verschränkung lassen sich dann Rechenalgorithmen programmieren.
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Freundliche Grüße, B.

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  #6  
Alt 29.05.19, 15:11
rdang rdang ist offline
Newbie
 
Registriert seit: 03.05.2019
Beiträge: 8
Standard AW: Was ist ein QBit?

Vielen Dank!
Ich glaube bei den Grundlagen habe ich auch noch die meisten Fragzeichen.. :-)

Mein Hauptproblem scheint es zu sein, dass ich meine Verständnisprobleme in manchen Bereichen nicht richtig artikulieren kann.

Der Link auf "Quantum Chess" hat allerdings einen kleinen Aha-Effekt bei mir ausgelöst.

Ich versuche jetzt mal meine Fragen etwas zu konkretisieren … ich hoffe Ihr habt noch Geduld mit mir :-)
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  #7  
Alt 31.05.19, 20:50
rdang rdang ist offline
Newbie
 
Registriert seit: 03.05.2019
Beiträge: 8
Standard AW: Was ist ein QBit?

Nachdem ich mit den ersten Seiten der IBMQ-Einführung durch bin, habe ich doch ein paar Fragen zu den Grundlagen. Also wirklich konkret bezogen auf IBMQ... :

Man kann mit einem H-Gate ein QBit in Superposition bringen. Das QBit hat also nun einen überlagerten Zustand! Diesen Zustand können wir nicht messen, da durch die Messung das Qbit wieder auf 0> oder 1> springt. Wenn ich alles richtig verstanden habe erledigt das IBMQ aber wie folgt für uns: Nach z.B. 100 Messungen bekommt man ca. 50 mal den Zustand 1> und ca. 50 x den Zustand 0> angezeigt. Also hat das H-Gate eine "ausgewogene" (?) Superposition geschaffen. Auf der Blochkugel wäre dies also einen Vektor der einigermaßen Senkrecht auf der Achse 0> zu 1> steht.

Die Blochkugel ist nach meinem Verständnis nur ein Modell, mit dem die Wahrscheinlichkeit dargestellt werden kann, in welche Richtung ein überlagerter Zustand "tendiert". Mir wäre es jetzt unheimlich wichtig zu erfahren ob diese aussage einigermaßen stimmt, bzw. was daran nicht stimmt.

Dann geht es mit der Blochkugel ja noch weiter. Teilweise wird in der IBMQ-Beschreibung (aber auch in anderen Darstellungen) suggeriert, dass ein QBit (bzw. dessen Zustand) jede beliebige Position auf der Blochkugel einnehmen kann, also dass der Vektorpfeil in jede Richtung zeigen kann... Ist das so ? Nur Theoretisch oder auch praktisch? Gibt es Methoden ein QBit um jede Achse der Blochkugel um jeden beliebige Freiheitsgrad zu drehen?
Mir würde es erst mal ausreichen zu erfahren ob dies nur Theorie oder schon Praxis ist..
Nun gut.. Falls dies in der Praxis schon geht habe ich noch mehr Fragen :-)

Danke schon mal!!
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  #8  
Alt 01.06.19, 08:52
Bernhard Bernhard ist offline
Moderator
 
Registriert seit: 14.06.2017
Beiträge: 1.206
Standard AW: Was ist ein QBit?

Zitat:
Zitat von rdang Beitrag anzeigen
Also hat das H-Gate eine "ausgewogene" (?) Superposition geschaffen.
Korrektur: Genau. Siehe auch: https://quantumexperience.ng.bluemix..._superposition

Zitat:
Auf der Blochkugel wäre dies also einen Vektor der einigermaßen Senkrecht auf der Achse 0> zu 1> steht.
H dreht den Zustandsvektor von der z-Achse auf die x-Achse. Eben deshalb gibt es dann bei einer Messung entlang der z-Achse auch mit P=0,5 das eine und mit P=0,5 das andere mögliche Ergebnis.

Zitat:
Dann geht es mit der Blochkugel ja noch weiter. Teilweise wird in der IBMQ-Beschreibung (aber auch in anderen Darstellungen) suggeriert, dass ein QBit (bzw. dessen Zustand) jede beliebige Position auf der Blochkugel einnehmen kann, also dass der Vektorpfeil in jede Richtung zeigen kann... Ist das so ?
Ja, dem ist so. Die Blochkugel gibt einfach die Richtung der Messung des Spins an, und die kann im (zugehörigen euklidischen) Raum prinzipiell frei gewählt werden.

Zitat:
Nur Theoretisch oder auch praktisch?
Theoretisch also ja. Praktisch nein, weil IBM mWn kein kontinuierlich einstellbares Gatter anbietet. Man kann den Spin per Messung auf X,Y und Z stellen.
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Geändert von Bernhard (01.06.19 um 15:16 Uhr)
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  #9  
Alt 01.06.19, 10:33
rdang rdang ist offline
Newbie
 
Registriert seit: 03.05.2019
Beiträge: 8
Standard AW: Was ist ein QBit?

Zitat:
Zitat von Bernhard Beitrag anzeigen
Das H-Gate verknüpft zwei QBits zu einem gemeinsamen Zustand. Was ein "gemeinsamer" Zustand ist, wird hier: https://quantumexperience.ng.bluemix...ultiple_Qubits erklärt. Auf der Folgeseite wird die Funktion des H-Gate noch genauer erklärt.
Danke Bernhard! Ich war jetzt noch bei nur einem QBIt. Und ich habe das Experiment auch mal nur mit einem QBit durchgeführt. (Macht vielleicht wenig Sinn, aber nur fürs Verständnis). Das H-Gatter benötigt doch nicht unbedingt 2 QBits, oder?

Zitat:
Zitat von Bernhard Beitrag anzeigen
Ja, dem ist so. Die Blochkugel gibt einfach die Richtung der Messung des Spins an, und die kann im (zugehörigen euklidischen) Raum prinzipiell frei gewählt werden.


Theoretisch also ja. Praktisch nein, weil IBM mWn kein kontinuierlich einstellbares Gatter anbietet. Man kann den Spin per Messung auf X,Y und Z stellen.
Sorry wenn ich nochmal nerve, aber mir wäre wichtig zu Wissen ob diese Aussage passt:
Die Blochkugel ist nach meinem Verständnis nur ein Modell, mit dem die Wahrscheinlichkeit dargestellt werden kann, in welche Richtung ein überlagerter Zustand "tendiert".

Geändert von rdang (01.06.19 um 10:35 Uhr)
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  #10  
Alt 01.06.19, 11:07
Bernhard Bernhard ist offline
Moderator
 
Registriert seit: 14.06.2017
Beiträge: 1.206
Standard AW: Was ist ein QBit?

Zitat:
Zitat von rdang Beitrag anzeigen
Das H-Gatter benötigt doch nicht unbedingt 2 QBits, oder?
Ja. Mein Fehler. Bitte entschuldige. Das H-Gate erzeugt aus einem z-Eigenzustand eine Superposition aus den beiden z-Eigenzuständen. (Siehe Punkt Creating Superpositions).

Zitat:
Die Blochkugel ist nach meinem Verständnis nur ein Modell, mit dem die Wahrscheinlichkeit dargestellt werden kann, in welche Richtung ein überlagerter Zustand "tendiert".
Anschaulich formuliert stimmt das. Der präzisere Fachausdruck ist der Erwartungswert:

Zitat:
Zitat von IBM
We can reconstruct an arbitrary unknown qubit state |ψ⟩ by measuring the Bloch vector, whose vector components are the expectation values of the three Pauli operators
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