Piste B · Informatique quantique · Découverte · 20 min

Qu'est-ce qu'un qubit ?

Deux amplitudes complexes, une règle de probabilité et une mesure qui ne rend qu'un seul bit.

Une pièce qui n'est pas encore tombée ?

On compare souvent un qubit à une pièce qui tourne. L'image est utile mais trompeuse : une pièce qui tourne est simplement un objet dont on ignore l'état. Un qubit possède un état bien défini, décrit par deux nombres complexes appelés amplitudes, l'un associé à 0, l'autre à 1.

Quand on le mesure, on obtient toujours 0 ou 1, jamais autre chose. Les amplitudes fixent seulement les probabilités de chaque résultat. Ce qui rend le qubit plus riche qu'une pièce, c'est que ces amplitudes peuvent interférer lorsqu'on applique des opérations avant la mesure.

Visualisation interactive

Réglez l'angle $\theta$ et la phase $\varphi$ du qubit, puis mesurez-le plusieurs fois.

θ (°)60φ (°)45

|ψ⟩ = 0.866 |0⟩ + e^(i·45°)·0.500 |1⟩

|0⟩

0.750

|1⟩

0.250

La phase φ change l'état mais pas les probabilités dans cette base.

Questions de compréhension

1. Pour

|\psi\rangle = \tfrac{1}{\sqrt2}(|0\rangle + |1\rangle)

, quelle est la probabilité d'obtenir 1 ?

2. Combien de bits classiques une mesure d'un qubit fournit-elle ?

3. La phase

\varphi

modifie-t-elle les probabilités de mesure dans la base

\{|0\rangle,|1\rangle\}

Connectez-vous pour enregistrer vos résultats et votre progression.

Au laboratoire : Sphère de Bloch

Exercice appliqué

Un qubit a $\alpha = 0{,}6$ . Quelles valeurs de $|\beta|$ sont possibles, et quelle est la probabilité d'obtenir 1 ?

Code exécutable

Un qubit simulé avec deux nombres complexes, puis 1 000 mesures. Python s'exécute dans votre navigateur (Pyodide), rien n'est envoyé à un serveur.

Tuteur IA

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Pour aller plus loin

Ensuite : Bit contre qubit · La sphère de Bloch