量子计算量子位量子位(qubit)是量子计算的理论基石
在常规计算机中,信息单元用二进制的 1 个位来表示,它不是处于“ 0” 态就是处于“ 1” 态. 在二进制量子计算机中,信息单元称为量子位,它除了处于“ 0” 态或“ 1” 态外,还可处于叠加态(superposed state)
叠加态是“ 0” 态和“ 1” 态的任意线性叠加,它既可以是“ 0” 态又可以是“ 1” 态,“ 0” 态和“ 1” 态各以一定的概率同时存在. 通过测量或与其它物体发生相互作用而呈现出“ 0” 态或 “ 1” 态.任何两态的量子系统都可用来实现量子位,例如氢原子中的电子的基态(ground state)和第 1 激发态(first excited state)、 质子自旋在任意方向的+ 1/ 2 分量和- 1/ 2 分量、 圆偏振光的左旋和右旋等
一个量子系统包含若干粒子,这些粒子按照量子力学的规律运动,称此系统处于态空间的某种量子态
这里所说的态空间是指由多个本征态(eigenstate) (即基本的量子态)所张成的矢量空间,基本量子态简称基本态(basic state)或基矢(basic vector) . 态空间可用Hilbert 空间(线性复向量空间)来表述,即Hilbert 空间可以表述量子系统的各种可能的量子态.为了便于表示和运算,Dirac提出用符号|x〉 来表示量子态,|x〉 是一个列向量,称为ket ;它的共轭转置(conjugate t ranspose) 用〈x|表示,〈x|是一个行向量,称为bra.一个量子位的叠加态可用二维Hilbert 空间(即二维复向量空间)的单位向量来描述
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