🔬

quantum-state-simulator

An interactive educational simulator for visualizing and manipulating quantum states on the Bloch sphere. Users can apply quantum gates, create superposition and entanglement, and observe how quantum state vectors evolve in real-time, building intuition for the mathematics of quantum computing.

🔬 Coba sekarang

Apa ini?

🎯 Tips Simulator

📚 Glosarium

Qubit
Unit dasar informasi kuantum, sistem kuantum dua tingkat yang dapat berada dalam superposisi |0> dan |1> dengan amplitudo probabilitas yang kompleks.
Bloch Sphere
Bola satuan dalam tiga dimensi yang digunakan untuk mewakili keadaan murni qubit tunggal secara geometris, dengan kutub utara dan selatan masing-masing bersesuaian dengan |0> dan |1>.
Superposition
Prinsip mekanika kuantum bahwa sistem kuantum dapat eksis dalam kombinasi linier beberapa keadaan basis secara bersamaan, dan runtuh ke keadaan tertentu hanya setelah pengukuran.
Entanglement
Korelasi kuantum antara dua atau lebih qubit di mana keadaan kuantum sistem gabungan tidak dapat dijelaskan secara independen untuk setiap qubit, yang terkenal dengan sebutan 'aksi seram dari jarak jauh' oleh Einstein.
Hadamard Gate
Gerbang kuantum qubit tunggal yang menciptakan superposisi setara: H|0> = (|0>+|1>)/sqrt(2) dan H|1> = (|0>-|1>)/sqrt(2). Secara geometris, ini adalah rotasi 180 derajat terhadap sumbu X+Z pada bola Bloch.
Pauli X Gate
Gerbang NOT kuantum yang membalik |0> ke |1> dan sebaliknya. Pada bola Bloch, rotasinya 180 derajat terhadap sumbu X.
Pauli Y Gate
Gerbang qubit tunggal yang melakukan rotasi 180 derajat terhadap sumbu Y pada bola Bloch, menggabungkan operasi bit-flip dan fase-flip.
Pauli Z Gate
Gerbang qubit tunggal yang menerapkan pembalikan fase: Z|0> = |0> dan Z|1> = -|1>. Pada bola Bloch, rotasinya 180 derajat terhadap sumbu Z.
CNOT Gate
Gerbang Controlled-NOT, gerbang dua qubit yang membalikkan qubit target jika dan hanya jika qubit kontrolnya adalah |1>. Penting untuk menciptakan keterikatan dan mengimplementasikan algoritma kuantum.
Probability Amplitude
Bilangan kompleks yang modulus kuadratnya memberikan probabilitas untuk mengukur hasil tertentu. Berbeda dengan probabilitas klasik, amplitudo dapat berinterferensi secara konstruktif atau destruktif.
Measurement
Proses mengamati sistem kuantum, yang menyebabkan keadaan runtuh dari superposisi ke keadaan dasar tertentu dengan probabilitas yang ditentukan oleh amplitudo kuadrat.
Quantum Gate
Operasi kesatuan yang diterapkan pada qubit yang mengubah keadaan kuantum dengan cara yang dapat dibalik, serupa dengan gerbang logika dalam komputasi klasik tetapi beroperasi pada ruang keadaan kontinu.
Fidelity
Ukuran seberapa dekat dua keadaan kuantum, mulai dari 0 (ortogonal) hingga 1 (identik). Digunakan untuk mengukur operasi kuantum dan mengkarakterisasi kebisingan di perangkat kuantum.
Hilbert Space
Ruang matematika dari semua keadaan kuantum yang mungkin, ruang vektor kompleks dengan produk dalam. Untuk n qubit, ini adalah ruang Hilbert kompleks berdimensi 2^n.
Unitary Matrix
Matriks kompleks U yang memuaskan U*U_dagger = I (identitas), mewakili operasi kuantum yang dapat dibalik. Semua gerbang kuantum dan evolusi waktu dijelaskan oleh matriks kesatuan.
Bell State
Salah satu dari empat keadaan dua qubit yang terjerat secara maksimal yang membentuk dasar untuk ruang Hilbert dua qubit, yang mendasari teleportasi kuantum, pengkodean superdense, dan protokol kuantum berbasis keterjeratan.
Quantum Circuit
Urutan gerbang kuantum yang diterapkan pada qubit, mewakili komputasi kuantum sebagai diagram yang mengalir dari kiri ke kanan, analog dengan diagram rangkaian logika klasik.
Quantum Teleportation
Sebuah protokol yang mentransfer keadaan kuantum dari satu qubit ke qubit lainnya menggunakan keterikatan bersama dan komunikasi klasik, tanpa mentransmisikan qubit tersebut secara fisik.
No-Cloning Theorem
Hasil mendasar dalam mekanika kuantum yang membuktikan bahwa tidak mungkin membuat salinan identik dari keadaan kuantum sembarang yang tidak diketahui, yang merupakan landasan kriptografi kuantum.
Born Rule
Aturan bahwa probabilitas pengukuran hasil tertentu adalah modulus kuadrat dari amplitudo probabilitas yang sesuai, menghubungkan formalisme matematis keadaan kuantum dengan prediksi yang dapat diamati.
Quantum Register
Kumpulan qubit yang bersama-sama membentuk keadaan kuantum multi-qubit, digunakan untuk mengkodekan input dan output algoritma kuantum. Register n-qubit ada di ruang Hilbert berdimensi 2^n.
Phase
Argumen (sudut) amplitudo probabilitas kompleks, yang mempengaruhi efek interferensi tetapi tidak mempengaruhi probabilitas pengukuran qubit tunggal. Fase global tidak dapat diobservasi; fase relatif bermakna secara fisik.
T Gate
Gerbang qubit tunggal yang menerapkan fase pi/4 ke status |1>, penting untuk mencapai komputasi kuantum universal bila dikombinasikan dengan gerbang Hadamard dan CNOT.
Quantum Error Correction
Teknik untuk melindungi informasi kuantum dari kebisingan dan dekoherensi dengan mengkodekan qubit logis dalam beberapa qubit fisik, mendeteksi dan memperbaiki kesalahan tanpa mengukur keadaan kuantum secara langsung.
Toffoli Gate
Gerbang tiga qubit (dikendalikan-dikendalikan-TIDAK) yang membalik qubit target hanya jika kedua qubit kontrol berada pada |1>. Universal untuk komputasi reversibel klasik dan berguna dalam koreksi kesalahan kuantum.
Quantum Process Tomography
Karakterisasi eksperimental operasi kuantum (gerbang atau saluran) dengan menerapkannya pada sekumpulan status masukan yang diketahui dan melakukan tomografi keadaan pada keluaran, merekonstruksi matriks proses penuh.
Schmidt Decomposition
Sebuah cara untuk mengekspresikan keadaan kuantum bipartit murni sebagai jumlah produk dari keadaan ortonormal, yang mengungkapkan struktur keterjeratan. Jumlah koefisien Schmidt yang bukan nol mengukur dimensi keterjeratan.
Quantum Fidelity
Tumpang tindih antara dua keadaan kuantum, F(rho, sigma) = (Tr sqrt(sqrt(rho) sigma sqrt(rho)))^2, mengukur seberapa dekat keadaan yang disiapkan secara eksperimental dengan keadaan target. Kesetiaan 1 berarti persetujuan sempurna.

🏆 Tokoh Utama

Felix Bloch (1946 (Bloch sphere), 1952 (Nobel Prize))

Memperkenalkan representasi bola Bloch dari keadaan kuantum spin-1/2 dan mengembangkan teknik resonansi magnetik nuklir (NMR). Dianugerahi Hadiah Nobel Fisika untuk pengukuran presisi momen magnet nuklir.

Paul Dirac (1928-1933)

Mengembangkan formalisme matematika mekanika kuantum termasuk notasi bra-ket, persamaan Dirac untuk mekanika kuantum relativistik, dan karya dasar teori medan kuantum. Notasinya tetap menjadi bahasa standar komputasi kuantum.

John von Neumann (1927-1932)

Memberikan landasan matematika yang kuat untuk mekanika kuantum menggunakan ruang Hilbert, memperkenalkan formalisme matriks kepadatan untuk keadaan campuran, dan menetapkan teori matematika pengukuran kuantum.

Richard Feynman (1982)

Mengusulkan gagasan komputer kuantum pada tahun 1982, dengan alasan bahwa simulasi sistem kuantum memerlukan perangkat keras kuantum, yang secara langsung memotivasi bidang komputasi kuantum dan kebutuhan untuk memahami keadaan kuantum secara komputasi.

David Deutsch (1985)

Memformalkan konsep komputer kuantum universal dan mengembangkan algoritma kuantum pertama (algoritma Deutsch), menunjukkan bahwa keadaan kuantum dapat dimanfaatkan untuk keuntungan komputasi.

Peter Shor (1994)

Mengembangkan algoritma Shor untuk memfaktorkan bilangan besar secara eksponensial lebih cepat pada komputer kuantum, memberikan bukti awal yang paling menarik mengenai keunggulan komputasi kuantum dan memotivasi investasi besar-besaran dalam komputasi kuantum.

Werner Heisenberg (1925-1927)

Mekanika matriks yang dirumuskan, rumusan matematis lengkap pertama dari mekanika kuantum, dan prinsip ketidakpastian yang secara fundamental membatasi pengetahuan simultan tentang pengamatan kuantum konjugasi.

🎓 Sumber Belajar

💬 Pesan untuk Pelajar

{'encouragement': 'Quantum states might seem abstract at first, but the Bloch sphere turns complex mathematics into something you can see and touch. Every time you apply a gate and watch the state vector rotate, you are building the intuition that quantum physicists develop over years of study.', 'reminder': 'The quantum computing industry is growing exponentially, and understanding quantum states is the foundation of everything from quantum algorithms to quantum error correction. The skills you build here will be increasingly valuable in the decades ahead.', 'action': 'Start by putting a qubit in the |0> state and applying a Hadamard gate to see superposition in action. Then try different gate combinations and observe how the Bloch vector moves. Challenge yourself to predict where the state will end up before you apply each gate.', 'dream': 'We dream of a future where a student in a rural school anywhere in the world can learn quantum computing with the same quality tools available at MIT or Stanford, and where the quantum workforce reflects the diversity of all humanity.', 'wiaVision': 'WIA Book envisions a world where quantum literacy is universal. Through free, interactive simulators available in 206 languages, we are building bridges between the quantum frontier and every curious mind on Earth.'}

Mulai

Gratis, tanpa daftar

Mulai →