量子计算三大技术原理是什么
叠加、纠缠、干涉H2 叠加:一块硬币怎么能同时正反两面?
量子比特(qubit)可以同时处于0和1的“叠加态”,就像抛出的硬币在空中旋转时是正 *** 存的。
常见疑问:
Q: 那我是不是可以随意读到一个“0.7”值?
A: 不行的,一旦你测量,叠加态就会坍缩成确定的0或1,这一步称为“量子测量”。
真实应用:今年清华大学用四个超导量子比特求解分子基态能量时,正是利用叠加把所有可能答案提前计算,再选出概率更大的一条。引自Nature Communications 2024.09。
H2 纠缠:爱因斯坦口中的“鬼魅般相互作用”
当两个量子比特纠缠时,一个的状态会瞬间决定另一个,即便两者相距数千公里。
排列式理解:

(图片来源 *** ,侵删)
- 经典关联:咱俩都戴红帽子,是因为出门约好颜色。
- 量子纠缠:咱俩帽子颜色未定,但只要我看自己帽子的颜色,另一人立刻得到对应颜色,没人提前商量过。
疑问自答:
Q: 这是否违反光速极限?
A: 并不传递可解释的信息,所以不能用来“瞬间发微信”。
引用权威:潘建伟院士团队在合肥—上海之间的1200公里量子隐形传态实验,已被《科学》杂志评为年度十大进展。
H2 干涉:让对的波峰更壮、错的波谷互相抵消
用量子干涉筛掉错误答案,保留正确路径。
以Grover搜索算法为例:
- 先在叠加态里创建所有可能答案;
- 通过干涉把正确答案的概率振幅放大;
- 把错误答案的概率降到几乎为零。
这好比在黑屋子里找灯绳,每次挥手都把空处标记为“别再来”,几次后手自然会落在灯绳上。
个人观点:在写量子编程时,干涉阶段最容易写错相位符号,新手往往忽视“π/2 还是 3π/2”,结果导致振幅反而被抵消。Google Sycamore团队的错误分析报告里,超过四成bug就源于此。
H2 新手如何继续深入?三道“软阶梯”推荐
- 把高中复数复习一遍,明白“相位”背后的复平面旋转;
- 用IBM Quantum Composer画一次两比特CNOT门,观察纠缠可视化;
- 阅读中国计算机学会《量子计算白皮书》2025版,官方下载页附赠开源代码。
叠加、纠缠、干涉并非神秘咒语,而是可验证、可编程的物理事实。正如《西游记》里孙悟空一个筋斗十万八千里,看似神奇,实则有作者预先设定的“筋斗云算法”。我们离大规模量子算力,缺的只是把筋斗云写得再精确一点。

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