5、量子计算：超越传统的计算革命

量子计算：超越传统的计算革命

1. 量子计算的惊人存储能力与量子霸权

量子计算机能够同时存储的数据量十分惊人，由此诞生了一个新术语——量子霸权。当量子计算机能够解决经典计算机无法解决的所有问题时，就达到了量子霸权。不过，现在我们先来看看量子比特的另一个奇特属性——纠缠。

2. 量子纠缠：超距作用的奥秘

爱因斯坦曾将量子纠缠称为“幽灵般的超距作用”。1982 年，法国物理学家阿兰·阿斯佩通过实验证明了纠缠现象，他展示了两个相关粒子中的一个所产生的效应能以超光速传播。不过，具有讽刺意味的是，由于信息不能以超光速传播，人类无法利用纠缠来实现超光速通信。

如果一组量子比特处于纠缠状态，无论它们相距多远（例如在银河系的两端），一个量子比特的状态变化都会立即引起另一个的反应。这意味着，测量一个量子比特的属性，就能推断出其纠缠伙伴的属性，无需再对其进行测量。此外，还可以通过量子层析成像技术在不直接观察的情况下测量纠缠状态，该技术通过对来自源头的系统进行测量，来确定纠缠集在测量前的状态，也就是计算系统每种可能状态的测量概率。

多量子比特纠缠是实现大规模量子计算的重要一步，目前中国的物理学家已在超导电路上实现了 10 个量子比特的纠缠实验。

3. 量子比特的操纵：量子门

量子门是量子计算机的基本构建模块，与经典门类似，它们对一组输入进行操作以产生另一组输出。但不同的是，量子门能同时在量子比特的所有可能状态下运行，这既酷炫又奇特。以下是量子计算机的基本门：
| 门名称 | 符号 | 详情 |
| — | — | — |
| 测量门 | - | 以处于叠加态的量子比特为输入，输出为 0