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Piste B · Informatique quantique · Fondations · 30 min

La sphère de Bloch

Chaque état pur d'un qubit est un point d'une sphère, et chaque porte à un qubit en est une rotation.

Prérequis : Qu'est-ce qu'un qubit ?

Une carte du qubit

Le pôle nord représente ∣0⟩|0\rangle, le pôle sud ∣1⟩|1\rangle. Tout l'équateur correspond à des états « moitié-moitié », qui ne diffèrent que par leur phase. Cette différence est invisible si l'on mesure tout de suite, mais elle décide du résultat dès qu'on applique une porte avant la mesure.

Visualisation interactive

Déplacez θ\theta et φ\varphi : le point parcourt la sphère.

|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. Quel point de la sphère correspond à ∣+⟩=(∣0⟩+∣1⟩)/2|+\rangle = (|0\rangle+|1\rangle)/\sqrt2 ?
2. Deux états orthogonaux sont, sur la sphère :
3. Un vecteur de Bloch de longueur 0,5 décrit :

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Exercice appliqué

Calculez P(0)P(0) pour l'état de vecteur de Bloch r⃗=(0,6, 0, 0,8)\vec r = (0{,}6,\,0,\,0{,}8).

Code exécutable

Calcul du vecteur de Bloch à partir des amplitudes. Python s'exécute dans votre navigateur (Pyodide), rien n'est envoyé à un serveur.

Tuteur IA

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