12、量子计算基础：从门操作到程序实现

量子计算基础：从门操作到程序实现

1. 量子逻辑门基础

量子逻辑门是量子计算的基础，其中X门是最简单的例子。而哈达玛（Hadamard）门则是真正的量子门，它能通过电路和代数触发量子态的叠加。

哈达玛门对基态的作用定义如下：
[
\begin{align }
|0\rangle &\to \frac{|0\rangle + |1\rangle}{\sqrt{2}}\
|1\rangle &\to \frac{|0\rangle - |1\rangle}{\sqrt{2}}
\end{align }
]
对于叠加态(\alpha|0\rangle + \beta|1\rangle)，哈达玛门的映射为：
[
\alpha|0\rangle + \beta|1\rangle \to \frac{(\alpha + \beta)|0\rangle + (\alpha - \beta)|1\rangle}{\sqrt{2}}
]
哈达玛门的矩阵表示为：
[
H = \frac{1}{\sqrt{2}}\begin{bmatrix}
1 & 1\
1 & -1
\end{bmatrix}
]
将其应用于基态(|0\rangle = \begin{bmatrix}1\0\end{bmatrix})和(|1\rangle = \begin{bmatrix}0\1\end{bmatrix})：
[
\begin{align }
H|0\rangle