Medir é escolher uma pergunta

Nos dois módulos anteriores você comparou histogramas o tempo todo. Agora vamos olhar para o próprio histograma com desconfiança, porque ele engana de duas maneiras diferentes.

O primeiro engano: o histograma é uma amostra

A teoria diz que um qubitQubitUnidade de informação quântica, descrita por duas amplitudes complexas. em superposiçãoSuperposiçãoEstado formado por uma combinação coerente de estados de uma base. equilibrada tem cinquenta por cento de chance de cada resultado. Mas você nunca mede uma probabilidadeProbabilidadeChance de observar um resultado, dada pelo módulo ao quadrado da amplitude.: você repete o circuitoCircuito quânticoSequência ordenada de portas aplicada a um conjunto de qubits. muitas vezes e conta. Mil e vinte e quatro repetiçõesShotsNúmero de repetições de um circuito usadas para estimar probabilidades. quase nunca dão quinhentos e doze de cada lado. Dão quatrocentos e noventa e sete, ou quinhentos e vinte e três.

No laboratório você pode alternar entre o valor teórico e a contagem medida. Vale a pena rodar duas vezes seguidas e reparar que os números mudam — o estado preparado é sempre o mesmo, o que varia é o sorteio da mediçãoMediçãoOperação que produz um resultado clássico a partir de um estado quântico..

O segundo engano: o histograma responde a uma pergunta só

Medir não é abrir o qubit e ler o que tem lá dentro. Medir é fazer uma pergunta específica, e a pergunta padrão é sempre a mesma: “você está em |0⟩lê-se “ket zero”O jeito de escrever “o qubit está no valor 0”. A barra da esquerda e o bico da direita não são conta nem operação: são só uma caixa em volta do valor, avisando que o que está lá dentro é um estado quântico e não um número comum. ou em |1⟩lê-se “ket um”A mesma caixa, agora em volta do 1: “o qubit está no valor 1”. É o equivalente quântico do bit que vale 1.?”. Um estado que não é nem um nem outro responde essa pergunta no sorteio.

A imagem que costumam usar

Medir é ler o valor guardado. O qubit tem um estado, a medição revela esse estado, e pronto — como consultar uma variável.

Onde ela quebra

Se fosse leitura, o mesmo estado daria sempre o mesmo grau de certeza. Rode o circuito ao lado: ele prepara |+⟩ e aplica uma Hadamard antes de medir. O resultado é cem por cento em |0⟩, sem nenhum sorteio. Mas medir |+⟩ diretamente dá metade e metade. O estado é o mesmo nos dois casos; o que mudou foi a pergunta. A Hadamard antes da medição troca a pergunta de “|0⟩ ou |1⟩?” para “|+⟩ ou |−⟩?”, e para essa pergunta o |+⟩ tem resposta certa.

q0|0⟩

H

H

Ver por si mesmo|+⟩ medido na pergunta certa não tem aleatoriedade nenhuma

E o colapsoColapsoDescrição da seleção de um resultado definido durante uma medição.? Depois de medir, o qubit passa a estar no estado que a medição indicou — a superposição anterior não sobrevive. É por isso que medir no meio de um circuito destrói a interferênciaInterferênciaCombinação de amplitudes que reforça ou cancela possibilidades. que viria depois: não sobra o que interferir.