У теор?? квантових обчислень куб?т або квантовий б?т ( англ. qu antum bit , qubit ) ? одиниця квантово? ?нформац?? , квантовий аналог б?та .

Куб?т ? це двор?внева квантовомехан?чна система, наприклад, поляризац?я окремого фотона , яка може бути вертикальною або горизонтальною. В класичн?й систем? б?т завжди прийматиме одне з двох значень, але квантова механ?ка дозволя? куб?тов? перебувати в стан? суперпозиц?? . Ця властив?сть куб?та ? базисом для вс??? теор?? квантових обчислень.

На в?дм?ну в?д звичайного елемента, б?та, який може приймати значення 0 та 1, куб?т може знаходитися в будь-як?й суперпозиц?? цих двох стан?в. Л?н?йна суперпозиц?я базисних стан?в ? чистим станом куб?та. Тому хвильова функц?я куб?та може бути записаною у вигляд? кет-вектора , який ? л?н?йною комб?нац??ю ${\displaystyle |0\rangle }$ ? ${\displaystyle |1\rangle }$:

${\displaystyle \psi =a|0\rangle +b|1\rangle ,}$

де a ? b  ? комплексн? числа , як? задов?льняють умов? нормування

${\displaystyle |a|^{2}+|b|^{2}=1.}$

При вим?рюванн? значення куб?та можна заф?ксувати один ?з двох стан?в ${\displaystyle |0\rangle }$ ? ${\displaystyle |1\rangle }$, як ? для звичайного б?та, причому ймов?рн?сть отримати на виход? стан ${\displaystyle |0\rangle }$ дор?вню? ${\displaystyle |a|^{2}}$, а стан ${\displaystyle |1\rangle }$ ? ${\displaystyle |b|^{2}}$. Перевага використання куб?та в тому, що при виконанн? д?й над куб?тами одночасно обчислюються ус? можлив? значення вираз?в.

Стани, в яких може знаходитись окремий куб?т, можна наочно демонструвати за допомогою сфери Блоха . Класичний б?т на ц?й сфер? може знаходитися лише на ≪п?вн?чному полюс?≫ (стан ${\displaystyle |0\rangle }$) або на ≪п?вденному полюс?≫ (стан ${\displaystyle |1\rangle }$). Решта поверхн? сфери Блоха недоступна для класичного б?та, але чистий стан куб?та може займати будь-яку точку сфери. Наприклад, чистий стан куб?та ${\displaystyle {\frac {|0\rangle +i|1\rangle }{\sqrt {2}}}}$ знаходитиметься на екватор? сфери, ос? OY.

Поверхня сфери ? це двовим?рний прост?р, що представля? прост?р чистих стан?в куб?та. Цей прост?р ма? дв? локальн? ступен? в?льност?. ?нту?тивно здавалося б, що прост?р повинен був мати чотири ступен? в?льност?, оск?льки ${\displaystyle a}$ ? ${\displaystyle b}$ ? комплексними й мають по дв? ступен? в?льност?. Однак, одна ступ?нь в?льност? зника? завдяки обмеженню ${\displaystyle |a|^{2}+|b|^{2}=1}$. ?ншу ступ?нь в?льност?, фазу куб?та, не можна вим?ряти, тож без обмеження загальност? ми можемо обрати коеф?ц??нт ${\displaystyle a}$ д?йсним, залишаючи тим самим дв? ступен? в?льност?.

Куб?т можна приготувати й у м?шаному стан? ? статистичн?й сум?ш? р?зних чистих стан?в. М?шан? стани можна зобразити у вигляд? точок всередин? сфери Блоха.

?снують р?зн? види ф?зичних операц?й, як? можна виконати над чистими станами куб?та.

• Квантовий вентиль , який з точки зору математики явля? собою ун?тарне перетворення куб?та. Ун?тарним перетворенням в?дпов?дають повороти вектора куб?та на сфер? Блоха.
• Вим?рювання в стандартному базис? ? операц?я, за допомогою яко? отриму?ться ?нформац?я про стан куб?та. Результатом буде стан ${\displaystyle |0\rangle }$ ?з ймов?рн?стю ${\displaystyle |a|^{2}}$ або стан ${\displaystyle |1\rangle }$ ?з ймов?рн?стю ${\displaystyle |b|^{2}}$. Але операц?я вим?рювання зм?ню? значення a ? b . Наприклад, якщо результатом був стан ${\displaystyle |0\rangle }$, то a прийме значення 1 (в?дпов?дно до фази), а b  ? 0. Також сл?д зазначити, що вим?рювання куб?та, заплутаного ?з ?ншою квантовою системою, перетворю? чистий стан на м?шаний.

Будь-яка двор?внева квантова система може бути використана як куб?т. Також можна використовувати багатор?внев? системи, якщо можливе в?докремлення двох стан?в в?д решти (наприклад, основний та перший збуджений стани нел?н?йного осцилятора). Деяк? з ф?зичних реал?зац?й куб?та, як? у т?й чи ?нш?й м?р? можна вважати двор?вневою системою, були усп?шно вт?лен? в життя. Як ? звичайний комп'ютер, у якому використовуються класичн? б?ти в р?зних вт?леннях, наприклад, стан транзистора в процесор?, намагн?чен?сть поверхн? жорсткого диску або наявн?сть струму в дрот?, г?потетичний квантовий комп'ютер використовуватиме р?зноман?тн? реал?зац?? куб?т?в.

Ф?зичне вт?лення	Назва	Нос?й ?нформац??	${\displaystyle |0\rangle }$	${\displaystyle |1\rangle }$
Фотон	Поляризац?йне кодування	Поляризац?я св?тла	Горизонтальна	Вертикальна
	Число фотон?в	Стан Фока	Вакуумний стан	Стан ?з одним фотоном
	Часове кодування	Момент прибуття фотона	Ран?ше	П?зн?ше
Когерентний стан св?тла	Стиснуте св?тло	Квадратура	Ампл?тудно-стиснутий стан	Фазово-стиснутий стан
Електрони	Сп?н електрона	Сп?н	Вгору	Вниз
	Число електрон?в	Заряд	Нема? електрон?в	Один електрон
Ядро	Ядерний сп?н (за допомоги ЯМР )	Сп?н	Вгору	Вниз
Оптичн? ?ратки	Атомний сп?н	Сп?н	Вгору	Вниз
Перех?д Джозефсона	Надпров?дний зарядовий куб?т	Заряд	Незаряджений надпров?дний остр?вець ( Q =0)	Заряджений надпров?дний остр?вець ( Q =2 e , одна купер?вська пара)
	Надпров?дний потоковий куб?т	Струм	Струм за годинниковою стр?лкою	Струм проти годинниково? стр?лки
	Надпров?дний фазовий куб?т	Енерг?я	Основний стан	Перший збуджений стан
Пара квантових точок ?з одиничним зарядом	Локал?зац?я електрона	Заряд	Електрон у л?в?й точц?	Електрон у прав?й точц?
Квантова точка	Сп?н квантово? точки	Сп?н	Вниз	Вгору
Тополог?чна система з розривом	Неабелев? ен?они	Коси збуджень	Залежить в?д тополог?чно? системи	Залежить в?д тополог?чно? системи
Гетероструктура Ван дер Ваальса [en] [1]	Локал?зац?я електрона	Заряд	Електрон у нижньому аркуш?	Електрон у вирхньому аркуш?

• Квантовий комп'ютер
• Кутр?т
• Куб?т (значення)

• Вакарчук ?. О. Квантова механ?ка. ? 4-е видання, доповнене. ? Л.  : ЛНУ ?м. ?вана Франка, 2012. ? 872 с.
• Кайе Ф., Лафламм Р., Моска М. Введение в квантовые вычисления = An Introduction to Quantum Computing. ? Ижевск : РХД, 2009. ? 360 с.
• Нильсен М., Чанг И. Квантовые вычисления и квантовая информация = Quantum Computation and Quantum Information. ? М.  : Мир, 2006. ? 824 с.
• Прескилл Дж. Квантовая информация и квантовые вычисления = Lecture Notes Ph219/CS219: Quantum Computation. ? Ижевск : РХД, 2008-2011. ? 464+312 с.

1. ↑ B. Lucatto та ?н. (2019). Charge qubit in van der Waals heterostructures. Physical Review B . 100 (12): 121406. arXiv : 1904.10785 . Bibcode : 2019PhRvB.100l1406L . doi : 10.1103/PhysRevB.100.121406 . S2CID   129945636 .