큐비트 블로흐 구 계산기

단일 큐비트의 순수 상태를 3차원 단위구 위의 한 점으로 나타낸 것입니다. 극각 θ와 방위각 φ 두 실수만으로 큐비트 상태를 완전히 표현할 수 있어, 양자컴퓨팅을 처음 배울 때 상태를 시각화하는 표준 도구로 씁니다.

θ(극각)는 북극(|0⟩)에서 남극(|1⟩)까지의 각도로, |1⟩을 측정할 확률을 결정합니다. φ(방위각)는 적도를 따라 도는 각도로, |0⟩과 |1⟩ 사이의 상대 위상을 나타냅니다.

P(|0⟩)=cos²(θ/2), P(|1⟩)=sin²(θ/2)로 계산됩니다. θ=0°면 항상 |0⟩이 측정되고(확률 100%), θ=90°면 |0⟩과 |1⟩이 각각 50%씩 측정됩니다.

블로흐 구는 물리적으로 구별되지 않는 전역 위상 차이를 무시하도록 설계된 표현입니다. 예를 들어 |ψ⟩과 e^(iα)|ψ⟩는 같은 측정 결과를 내므로 블로흐 구 위의 같은 점으로 나타납니다.