主题：【文摘】量子计算机专题 -- 不爱吱声

比特和昆比特

　　传统计算机的电路是建立在一个用固体设备代表二进制数字位（bit，比特）0或者1的基础上的。在大部分的计算机中，晶体管关闭（输出电压为0V）代表了二进制数0，而晶体管打开（输出电压为5V）代表了二进制数1。

　　而量子计算机则操纵着量子位或者说昆比特。一个昆比特说明一个单粒子能存在于0或1的状态，或者同时存在于0和1的状态，这说明昆比特比比特可以表示的状态多。而且量子重叠态允许同时进行许多运算，这就是已知的量子平行，可以大大减少计算时间。

　　可能昆比特最简单的一个例子就是光子可沿两条路径传播。一条路径可以代表0，另一条路径可以代表1。当光束射向分光机时光子能存在于两条路径的重叠态。分光机很像一面普通的镜子，但是，反射层被做的很薄，并不是所有的光都被反射，一些光也可以通过它传播。当单光子遇到分光机时，光子出现于反射路径和向前传播路径的重叠态。光子在两条路径的重叠态时即可同时代表0和1。

　　许多量子系统能用做昆比特位使用。

　　量子平行

　　一个一位（就是同时只能存储一位数字）的存储器能储存数字0和1。同样的，一个两位（就是同时只能存储两位位数字）的存储器可以存储二进制数00，01，10和11（把这些二进制数字翻译成十进制就是0，1，2和3）。但是，这些存储器的共同特点和局限就是，在一个特定的时刻只能储存一个数字（如二进制数10）。

　　相对而言，一个量子重叠态运行一个昆比特位同时储存0和1。两个昆比特位能同时储存所有的4个二进制数。三个昆比特位能储存8个二进制数000，001，010，011，100，101，110和111。下表表明300个昆比特位能同时储存多于1090个数字。这甚至多于我们这个可见宇宙中的原子数。

　　这表明了量子计算机的威力：只用300个光子（或者300个离子等等）就能储存比这个宇宙中的原子数还多的数字，而且对这些数字的计算可以同时进行。

昆比特（qubits）位数 同时存储数字的数目 可存储总数

1 (0 and 1) 2^1＝2

2 (0 and 1) (0 and 1) 2×2＝2^2＝4

3 (0 and 1) (0 and 1) (0 and 1) 2×2×2＝2^3＝8

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300 (0 and 1) (0 and 1)…… (0 and 1) 2×2……×2=2^300

　　量子纠结

　　这是量子计算中使用的另一个量子物理学特征。当两个或多个粒子互相影响时，不可能独立描述任何一个量子的状态。即使当它们随后即被分开很远的距离，它们的行为表现的好像它们仍然是一个整体。因此我们称这些粒子是纠结的。量子纠结这个性质允许了用于实现量子运算法则的量子数的大量减少。总之，这是人类制造使用量子计算机中的一个大难题。