什么是量子计算入门原理

量子比特和普通比特的差别在哪里

传统电脑用0或1，而量子比特能同时处于0与1的叠加状态。对新手来说，可以把叠加想象成一枚旋转的硬币：落地前既是正面又是反面。一旦测量，叠加消失，变为确定值。这正是薛定谔在《生命是什么》里提到的“量子叠加是自然的魔法”。

---

量子纠缠究竟有多神奇

两个量子比特可以纠缠成整体：无论相距多远，一个改变状态，另一个瞬间响应。爱因斯坦曾嘲讽其为“幽灵般的超距作用”，但他低估了实验。

1. 2015年10月，荷兰代尔夫特理工团队关闭所有可能的“信息漏洞”，最终验证贝尔不等式不成立，被《Nature》评为“量子力学最有力证据”。
2. 2021年，潘建伟院士将纠缠分发距离拓展至1200公里，我国已领先全球量子通信一步。

---

量子门与门阵列长什么样

传统逻辑门是AND、OR、NOT；量子门则是矩阵操作：把概率幅旋转、翻转、改变相位。
常用三兄弟

• Hadamard：把|0⟩变成50%|0⟩＋50%|1⟩
• CNOT：把一对比特变成纠缠对
• T门：引入π/8相位，补足“通用计算”拼图

一张示意图胜过千言万语——下图引用自IBM Quantum Composer，新手可直接拖拽搭建自己的量子门阵列。

---

为何量子算法能提速

并行性是核心。经典搜索要逐条比对，Grover算法只需√N次；Shor破解RSA用多项式时间而非指数时间。听起来像魔法，其实数学在背后：
“如果你把100万把钥匙放进1000个抽屉，量子算法一次性查看所有抽屉。”——Scott Aaronson《Quantum Computing Since Democritus》

---

我在IBM Q上跑的之一段代码是