3.1.5　量子比特和量子記憶

在經(jīng)典計(jì)算中，信息的單位是比特（bit），可以是0或1。在量子計(jì)算中，信息的單位是量子比特（Quantum Bit），縮寫為Qubit，是0和1的疊加。

考慮一個(gè)有兩個(gè)基態(tài)的系統(tǒng)|0＞和|1＞，用兩個(gè)正交向量和來分別識(shí)別這些基態(tài)。一個(gè)量子比特可以處于任何疊加態(tài)：

可以認(rèn)為一個(gè)量子比特向量空間屬于，據(jù)此類推可以考慮超過1個(gè)量子比特的系統(tǒng)，它們存在多個(gè)量子比特系統(tǒng)的張量積空間中。例如，2個(gè)量子比特系統(tǒng)有4個(gè)基態(tài)，即、、和。表示第1個(gè)量子比特處于基態(tài)，第2個(gè)量子比特處于基態(tài)，可以縮寫為或者。N個(gè)量子比特有2n個(gè)基態(tài)，或者寫成，意味著當(dāng)時(shí)，N個(gè)量子比特的2個(gè)基態(tài)和是正交的。

擁有N個(gè)量子比特的量子寄存器可以是任意疊加態(tài)，即：

也就是說，在使用這個(gè)基態(tài)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，能夠以概率得到。

測(cè)量單個(gè)狀態(tài)的第1個(gè)量子比特，相當(dāng)于進(jìn)行（攜帶兩個(gè)投射器）投影測(cè)量：和。例如，對(duì)狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量，輸出0的概率是1/3，隨后狀態(tài)坍塌成；輸出1的概率是2/3，隨后狀態(tài)坍塌成。