量子比特是什么
量子比特是什么
量子比特，或称为量子位，是量子计算中用于编码数据的基本信息单位，可以理解为传统计算机用于以二进制形式编码信息的传统比特在量子领域的等效物。
量子比特 (量子位)”一词源于美国理论物理学家 Benjamin Schumacher。量子比特 (量子位) 通常（但不完全）通过操纵和测量量子粒子（物理宇宙中已知的最小组成部分）产生，例如光子、电子、囚禁离子、超导电路和原子。
在量子力学的独特特性的支持下，量子计算机使用量子比特 (量子位) 来存储比传统比特更多的数据，这极大地改进了加密系统，并能够执行非常先进的计算，而经典的超级计算机需要数千年才能（或不可能）完成同样的计算。
在量子比特 (量子位) 的支持下，量子计算机可能很快就会得到证明，能够在解决人类面临的许多重大挑战方面发挥关键作用，例如癌症和其他医学研究、气候变化、机器学习和人工智能。
上图展示了经典比特和量子位。量子位的独特之处在于，它们可以代表|0>或|1>状态，甚至由于量子叠加可以同时存在于两种状态，导致可能状态的数量呈指数级增长。一旦添加了另一个量子位，可能的组合数量就会增加。
任何具有标准1的实数或复数的二维列向量都代表一个量子比特可能持有的量子态。 因此，如果
和
是满足
的复数，则
表示一个量子比特状态。
量子状态向量
和
扮演一个特殊角色。 这两个向量构成了用于说明量子比特状态的向量空间的基础。 这意味着，任何量子态向量都可以写为这些基础向量之和。
具体来说，向量[]可以写为
。 尽管这些向量的任何旋转都将作为量子比特的完全有效基础，但我们选择此特定基础，并将其命名为计算基础。这两个量子态对应于经典位的两个状态，即0和1。 标准约定是选择
，
但同样可以采取相反的选择。 因此，在无限多可能的单量子比特量子态向量中，只有两个对应于经典位的状态；所有其他量子态都不对应。