Parallel Perspectives
Superposition II — Le qubit

La sphère de Bloch : visualiser l'état d'un qubit

Tous les états possibles d'un qubit tiennent sur une sphère. Les pôles sont les états classiques 0 et 1 — tout l'équateur est superposition pure.

|ψ⟩ = 0.71|0⟩ + 0.71|1⟩
← Pôle nord |0⟩ Équateur (superposition max.) Pôle sud |1⟩ →
|0⟩ — 50% |1⟩ — 50%
Prob. mesurer |0⟩ 50%
Prob. mesurer |1⟩ 50%
🔑 La sphère de Bloch en pratique
Sur un vrai ordinateur quantique (IBM, Google, IonQ…), les portes quantiques (Hadamard, Pauli-X, CNOT…) sont des rotations du vecteur d'état sur cette sphère. Programmer un algorithme quantique, c'est orchestrer des rotations précises pour faire « pointer » le vecteur vers le résultat souhaité.

Qu'est-ce que la sphère de Bloch ?

La sphère de Bloch, du nom du physicien Felix Bloch, est une représentation géométrique de tous les états possibles d'un qubit. Chaque état pur correspond à un point de la surface de la sphère. Le pôle nord représente l'état |0⟩, le pôle sud l'état |1⟩, et tous les points de l'équateur sont des superpositions à parts égales, qui ne diffèrent que par leur phase.

Lire les probabilités sur la sphère

Un état s'écrit |ψ⟩ = cos(θ/2)|0⟩ + eiφ sin(θ/2)|1⟩. L'angle θ mesure l'éloignement depuis le pôle nord et fixe les probabilités : cos²(θ/2) d'obtenir 0 et sin²(θ/2) d'obtenir 1. L'angle φ, la phase, ne change pas ces probabilités, mais il joue un rôle décisif dans les interférences entre qubits.

Les portes quantiques sont des rotations

Sur un ordinateur quantique, chaque porte logique à un qubit agit comme une rotation du vecteur d'état sur la sphère. La porte X (NON quantique) fait basculer |0⟩ vers |1⟩ par une rotation d'un demi-tour ; la porte de Hadamard envoie |0⟩ sur l'équateur pour créer une superposition. Programmer un algorithme revient à enchaîner ces rotations.