Registre quantique

Dans le domaine de l'informatique quantique, un registre quantique est un registre composé de plusieurs qubits. Il est l'équivalent quantique d'un registre classique.

Définition

Un registre quantique de taille $n$ est un système quantique comprenant $n$ qubits.

Il peut être représenté sous la forme d'un espace de Hilbert, $\mathscr{H}$, dans lequel les données stockées sont sous la forme:

$\mathscr{H}={\mathscr{H}}_{𝓃\mathcal{-}1}\otimes {\mathscr{H}}_{𝓃\mathcal{-}2}\otimes \dots \otimes {\mathscr{H}}_0$.

Registre quantique vs. registre classique 

Tout d'abord, il y a une différence conceptuelle entre le registre quantique et classique.

Un registre classique de taille $n$ se compose d'un tableau de $n$ bascules. Un registre quantique de taille $n$ est simplement une collection de $n$ qubits.

De plus, alors qu'un registre classique de taille $n$ est capable de stocker une seule valeur de la $2^n$ possibilités engendrées par $n$ bits, un registre quantique est capable de stocker tous les $2^n$ possibilités engendrées par ses qubits en même temps.

Par exemple, prenons un registre de 2 bits. Un registre classique est capable de stocker une seule des valeurs possibles représentées par 2 bits - $00,01,10,11(0,1,2,3)$ en conséquence.

Si nous prenons 2 qubits dans un état de superposition:

$|a_0⟩=\frac{1}{\sqrt{2}}(|0⟩+|1⟩)$ et $|a_1⟩=\frac{1}{\sqrt{2}}(|0⟩-|1⟩)$

Sa définition implique que:

$|a⟩=|a_0⟩\otimes |a_1⟩=\frac{1}{2}(|00⟩-|01⟩+|10⟩-|11⟩)$

On observe donc que le qubit est implicitement capable de stocker toutes les valeurs simultanément.

Voir aussi

• Sphère de Bloch