趣味のブロッホ球マスコットを振り返る

　これはもう趣味の工作にすぎません。量子コンピューティングを学ぶ上で、量子状態ベクトルをイメージできるマスコットが欲しい、ということでブロッホ球モデルを作ってきました。これまでにも、このブログの記事に何度か出現しましたが、改めて振り返ります。以下の、初期バージョン(a)から出発して、最新バージョン(d)に至りました！

　そもそもなぜ、ブロッホ球を手作りしたいの？例えば、IBM Quantum Labを使えばPythonプログラムで自由に、以下のように綺麗に描けるじゃないですか。あるいは、Qni量子回路シミュレータも使えますよ。

　でも違うんですね。以下のように物理的なものを手作りして手に持って眺めてながら量子ビットを思うと、これがとてもいいんです。最初のバージョン(a)は、ピンポン球に北極と任意の量子状態ベクトル（のつもり）を描いただけの単純なものでした。ちょっと（かなり）物足りないですね。

　ということで、バージョン(b)では、いきなり大幅バージョンアップしました。まず、右型のブロッホ球では、透明プラスチック球の中に、位相Φと確率振幅θ付きの量子ベクトル|ψ>を示す1/4円板を組み込みました。さらに、左側のブロッホ球には、アダマール変換で北極が赤道へ行く円板を内部に取り付けました。

　これでいいかなあ、と思ったのですが、２つのブロッホ球じゃなく、一つのブロッホ球にした方がいいだろう、と思ってバージョン(c)を作りました。ちょっと見えにくいのですが、球面に３つのアダマール変換のパスを描くのに少し手こずりましたが、昔使っていた製図用のディバイダーが役立ちました。北極→x軸正方向の赤道点、南極→x軸負方向の赤道点、y軸正方向の赤道点→y軸負方向の赤道点への３つの円を球面に描きました。

　最後にバージョン(d)です。ちょうど良いサイズのフイギュア・ディスプレイケースをAmazonnで見つけて購入。これに格納してみると、なんだか記念碑的ブロッホ球となりました！