量子计算机编程：从入门到实践

多个量子比特

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第

1

章承诺本书不会详细解释量子物理，但是我们已经破了一次例，对叠加态稍微进行了

一番讲解。因为量子纠缠现象同样重要，所以我们再破例聊一聊物理知识，从而更好地理

解量子纠缠为何如此强大

4

。

如果相比物理知识，你更喜欢代码示例，那么完全可以跳过以下几段文字，

不用担心跟不上后面的内容。

你可能觉得纠缠并不奇怪。即使在随机读取传统比特时可能得到一致的值，但这并不值得

关注。如果两个比特的随机读取结果总保持一致，那么有以下两个不起眼的原因。

1.

过去的某个机制迫使两个比特的值相等。如果真的是这种情况，那么它们实际上并不具

有随机性。

2.

两个比特在被读出的那一刻确实随机取值，但它们能够彼此通信，以确保二者的值

一致。

其实稍微思考便知，唯有以上两个原因才能解释两个传统比特之间存在随机一致性。

然而，伟大的物理学家约翰

•

贝尔（

John Bell

）提出的一个巧妙的实验可以证明，除了上

述两个原因，纠缠现象也可以合理地解释随机一致性。你可能听说过，量子纠缠是量子比

特之间的一种特殊联系，

它比传统的任何联系都强

。当我们开始编写更复杂的

QPU

应用

程序时，量子纠缠将变得无处不在。在实际应用中，无须深入思考量子纠缠的原理，不过

略知皮毛并无坏处。

3.6

　实践

：

利用贝尔对实现共享随机性

图

3-14

中的纠缠态通常被称为贝尔对

5

。让我们通过一种简单的方法利用强大的纠缠态。

第

2

章讲过，可以通过读取处于叠加态的单个量子比特来实现量子随机数生成器。读取贝

尔对与之类似，只不过两个量子比特的值始终保持一致。

量子纠缠有一点不可思议：无论相距多远，相互作用的量子比特都会彼此纠缠 ...