出典検証済みレベル 3
GHZ状態
GHZ状態は(|000...0⟩+|111...1⟩)/√2の形の最大エンタングル多量子ビット状態です。
どういう意味か
GHZ状態はベル状態のエンタングルメントを3量子ビット以上に一般化します。H + カスケードCNOTで生成。「全か無か」の相関を示します。日常のたとえ
同時にフリップするシンクロナイズドスイマーのグループ。
トランプの家のように一つ取ると全体が崩壊。
GHZ回路（H一つ＋CNOTの連鎖）は量子コンピュータの体力測定です：理想的には000…か111…しか現れないはず。一度に何量子ビットを、どれだけきれいにエンタングルできるかはデバイス全体のベンチマークであり、測定ヒストグラムの非対称性は校正品質をそのまま暴きます。
よくある誤解
- GHZエンタングルメントは対ごとではありません。
- GHZ状態はベル状態より脆弱です。
- 大きなGHZ状態を逐次的に作るとCNOT深さが線形に増大します — すべてのCNOTには時間がかかり、その間デコヒーレンスが蓄積し続けるため、素朴な構成は失敗します。実際のベンチマークはCNOTを並列化して深さを削減します。
要点
- |GHZ⟩ = (|000...0⟩+|111...1⟩)/√2。
- H + カスケードCNOTで生成。
- 真の多体エンタングルメント。
- GHZ準備はデバイス全体のエンタングルメントの標準ベンチマークです。IBMは最適化されたCNOT配置により2025年に120量子ビットGHZ準備を報告しました（2026年時点）。
理解度チェック
3量子ビットGHZ状態で1つ失うとどうなる？
- A.ベル状態が残る
- B.積状態が残る
- C.残り2量子ビットの最大混合状態
- D.変化なし
答えを見る
答え: C. 残り2量子ビットの最大混合状態
理由: GHZ状態から1量子ビットをトレースすると最大混合状態になります。
前提となる概念
一次資料: Greenberger, Horne, Shimony & Zeilinger, Am. J. Phys. 58, 1131 (1990), doi:10.1119/1.16243
IBM 120-qubit GHZ benchmark sentence in keyTakeaways is explicitly as-of-2026 qualified.