量子计算机编程：从入门到实践

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第 2 章

单个量子比特

传统比特仅有

1

个二进制参数，可以将其初始化为状态

0

或状态

1

。尽管二进制的逻辑运

算已足够简单，但是我们仍然可以用空心圆和实心圆直观地表示状态值，如表

2-1

所示。

表2-1：用空心圆和实心圆表示传统比特

可能的值 图形表示

0

1

在某种意义上，量子比特与传统比特非常相似：每当读取一个量子比特的值时，总会得到

0

或

1

。因此，在读出一个量子比特之后，总是可以像表

2-1

所示的那样来描述它。但是在

读取之前

，量子比特的值并非黑白分明，需要用更复杂的方式来描述。在读取之前，量子

比特处于

叠加态

（

superposition

）。

我们很快就会了解叠加态的含义，但首先来了解一下它的强大作用。请注意，在被读取之

前，单个量子比特存在无穷多个叠加态，表

2-2

仅列出了其中的一些。尽管最终读出的值

总会是

0

或

1

，但如果善用一些技巧，这些可用的额外状态便能帮助我们执行一些非常强

大的运算任务。