La qsphere est un moyen de représenter des états multi-qubit. Il pourrait donc être utilisé pour 5 états de qubit, mais il pourrait également être utilisé pour tout autre nombre.
Il pourrait également être utilisé pour un seul qubit. Mais dans ce cas, il est important de noter que la qsphère de qubit unique n'est pas la même que la sphère de Bloch , qui est notre façon standard de représenter les états de qubit unique.
Au lieu de cela, la qsphere est essentiellement une version plus attrayante visuellement d'un histogramme. Il a été introduit par IBM en tant que visualisation pour l'expérience quantique, mais ne semble plus être utilisé par eux.
Pour construire la qsphere d'un état, vous devez penser à l'histogramme que vous obtiendrez si vous mesurez dans la base . Par exemple, supposons que j'ai un état de 4 qubits qui me donnerait les résultats|0⟩,|1⟩
{'0000':0.5, '0101':0.25, '0011:'0.125, '0111':0.125}
Ici, la chaîne de bits 0000sort avec une probabilité de , etc.0.5
Sur la qsphere, cela serait représenté par quatre points: un pour chacune de ces probabilités non nulles. La latitude des points dépend du nombre de 0s et de 1s dans la chaîne de bits. Notre résultat qui a tout 0s serait au pôle nord. Notre 0111, avec surtout 1s, serait près du pôle sud. Les deux résultats 0101et 0011que nous avons dans notre exemple seraient à l'équateur.
La probabilité est représentée par la force de la ligne. Les deux avec une probabilité de seulement auraient des lignes assez faibles. Celui avec une probabilité de aurait une ligne beaucoup plus épaisse. Ceux avec seraient quelque part entre les deux.0.1250.50.25
Jusqu'à présent, nous avons représenté tous les aspects de l'histogramme, mais nous n'avons inclus aucune information de phase que l'état pourrait également avoir. Cela peut être encodé en utilisant la couleur des points. La sphère possède alors toutes les informations sur l'état multi-qubit.
Pour voir pourquoi ce n'est pas la plus belle visualisation qui soit, imaginez réaliser une porte Hadamard. Cela transforme les informations de latitude et de longitude en couleur, et vice-versa. Bien qu'il s'agisse d'une simple porte, elle aurait un effet très complexe.
Mais là encore, quelle visualisation de nombreux qubits n'a pas ses faiblesses? S'il était facile de les visualiser, il serait facile de les simuler. Et puis nous n'aurions pas besoin de construire des ordinateurs quantiques.
