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2022-10-09 17:54:25 +08:00
每个 qbit 的状态由两个复数 [a, b] 的状态向量表示，其中 |a|^2 + |b|^2 = 1 。有两个特殊的 qbit 值称为经典基：[1, 0 ] 是经典位 0 ，[0, 1] 是经典位 1 。如果一个 qbit 不处于两个经典状态之一，我们说它处于叠加态。当一个 qbit 处于叠加状态时，我们可以测量它[0]，它会在概率上崩溃为 0 或 1 ；对于一个 qbit [a, b]，它坍缩为 0 的概率是 |a|^2 ，它坍缩为 1 的概率是 |b|^2 。
当我们有多个 qbits 时，事情会变得更有趣。如果我们有两个 qbits [a, b] 和 [c, d]，我们将它们的乘积状态定义为它们的张量积 [ac, ad, bc, bd]。例如，如果我们有两个处于状态 [1/sqrt(2), 1/sqrt(2)] 的 qbit ，它们的乘积状态将是 [1/2, 1/2, 1/2, 1/2]。我们使用乘积状态来计算在多个 qbit 上运行的量子逻辑门的动作 - 对于在两个 qbit 上运行的门，我们总是可以将其动作表示为 4x4 矩阵。
通常我们可以在产品状态表示和写出各个 qbits 状态之间来回移动。但是，在某些情况下会发生一些非常特殊的情况：我们不能将产品状态分解回单个状态表示！考虑产品状态 [1/sqrt(2), 0, 0, 1/sqrt(2)]。如果你试图把它写成两个状态 [a, b] 和 [c, d] 的张量积，你不能！它不能被分解；量子比特没有个体价值，我们说它们是纠缠的。
嗯，这是什么意思？这意味着当您测量一个 qbit 时，即使 qbit 相距很远，您也可以立即知道另一个 qbit 的值。因此，如果我在状态 [1/sqrt(2), 0, 0, 1/sqrt(2)] 中纠缠了两个 qbit ，给你一个，然后我们去宇宙的两端，如果我测量我的 qbit 并看到 a 0 我会知道你的 qbit 也立即崩溃到 0 （或者如果我测量 1 ，则崩溃到 1 ）。这种现象已被实验证实比光发生得更快。据我们所知，它是瞬时的。