[量子计算-001]用一个例子解释量子计算

2024-06-11 08:58
文章标签 计算 解释 量子 例子 001

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量子计算是这样的:一个量子位可以同时表示0和1,也就是说,有一定的概率是0,有一定的概率是1,概率和是1,这一个很好理解,中学物理的波函数的概念。量子位没有被测量的时候,值是不定的,可能是0和1,如果用设备测量,测量本身会对量子位造成影响,使得量子位的确切地变成0或者1。测量一个量子位若干次,大概会出现50%几率是1,50%几率是0,机会均等,测量次数越多,概率越稳定。量子位可以用光子、电子、原子等实现。

量子门,是对量子位进行运算的操作。一个量子位通过量子门之后,它的值概率函数就被改变了,再测量它的值,出现0和1的概率不再是50% vs 50%,而是其他概率。不同的量子门有不同的概率函数。比如CX门,第一个量子位被CX门处理,把结果放到第二个量子位上:如果第一个量子位是1,CX门把第二个量子位做not操作,也就是把1变0,把0变1,如果第一个量子位是0,CX门对第二个量子位不作任何操作。不同的量子门以不同的方式改变不同的概率。

根据IBM Q举个栗子。两个量子位的计算HelloWorld。两个量子位的初始值设置为0。如果不作任何量子门计算, 直接去做测量操作,那么两个量子位测量结果99%是00,其他三种状态01、10、11的概率都是极低的。现在,对第一个量子位为做一个H门计算,H门计算会让第一个量子位等概率出现0和1,然后再对第一个量子门做一个CX门计算,将结算结果放到第二个量子位上,那么,如果第一个量子位的值会影响到第二个量子位的值。流程如下:

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