量子比特和电路

ayesha983

量子计算机处理的不是传统比特，而是量子比特，或称Qubits，其代表能力比比特更大。量子比特没有确定的二进制状态，即 0 或 1，而是量子状态，它们可以处于两种可能的状态：贡献 α 为 0，贡献 β 为 1，其中 α² 和 β² 分别表示测量状态 0 或 1 的概率（α²+β²=1）。

因此，一个量子比特的状态由两个数字定义；同样，两个量子比特的状态由四个数字定义（每个可能的状态 00、01、10、11 一个），因此 N 个量子比特中包含的等效信息量是 2ᴺ 个经典比特。这只是对为什么量子比特可以比经典比特存储更多信息的直观理解，但要了解确切解释，请观看这​​些视频讲座。

我们可以将量子态视为经典概率 法国电报数据 分布的泛化，而量子计算是转换这些概率分布的一种方法。至于比特，可以在量子比特上定义逻辑运算，并组成也可以实现 ML 模型的量子电路。

量子系统的结果由量子态定义，因此具有概率性。为了从系统中提取可观察的结果，我们需要测量量子比特，使其坍缩为确定性值 0 或 1，概率取决于测量前的状态（见下图）。

尽管目前还没有关于量子比特物理实现的标准（电子自旋、核自旋、光子极化等都曾被使用过），但目前最常见的方法是超导量子比特，谷歌和 IBM 就采用这种方法来构建他们的量子计算机。

量子比特以左侧的布洛赫球体图形表示，它们的测量将状态折叠为两个基本状态之一，其概率取决于测量前的量子比特状态。