4、量子计算基础：从量子比特测量到程序运行

量子计算基础：从量子比特测量到程序运行

量子比特与量子态可视化

在量子计算领域，五角形和三角形形状并无实际的量子意义，它们分别是理想化量子态 |0⟩ 和 |1⟩ 的可视化表示，为解释描述量子现象的数学原理提供了直观的方式。

量子比特的测量与量子门

要从量子比特中获取有用信息，需要使用量子门来控制它们，量子门相当于经典逻辑门的量子版本。量子程序就像一场魔术表演，看似随机的操作实际上是对量子比特状态的精确控制，以引导它们坍缩到所需的状态。

与经典逻辑门不同，量子门能可靠地引导量子比特从一个量子态转变到另一个量子态。这意味着不能直接将为传统计算机编写的代码在量子计算机上运行，而需要重新设计逻辑电路和程序，使量子比特能同时坍缩到对应最优解的二进制状态。在量子计算中，量子门的互连被称为量子电路。

需要注意的是，虽然我们在绘制量子逻辑电路时会用线连接量子门，但这些线并非像电子电路中的物理导线。可以将其想象成传送带，按照电路中绘制的顺序将量子门依次作用于量子比特。

测量门（Measure Gate）

由于量子态无法直接观测，量子程序只能揭示量子比特坍缩后的状态。因此，在研究其他量子门和语句之前，需要先了解如何读取改变量子比特量子态的量子计算结果，也就是如何在代码中实现量子比特的坍缩。

测量门是一种量子指令，它会随机选择量子比特中的一个小状态（qubelet），并返回该小状态对应的经典二进制状态。例如，一个包含两个五角形 |0⟩ 小状态和三个三角形 |1⟩ 小状态的量子比特，测量门可能随机选择一个五角形 |0⟩ 小状态，使该量子比特坍缩到 |0⟩ 态，并返回二进制状态 0。

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