量子计算原理-软件工程专业导论

在传统的计算机里,假设对一个三位的寄存器操作,如果每个寄存器的精确状态是不知道的,那么有8个状态:000、001、010、011、100、101、110和111。如果是确定的,那么,这些状态的概率为1。

假设用三个量子位构造计算机,就构成8个维度的向量(a0,a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7),或一个一维向量,每个向量结点有振幅和量子位的位串形成的状态。因此,ai是一个复数,其绝对值。

对每个i,绝对值平方给出的系统概率在测量第i个状态后才能发现。由于复数是由振幅(系数)和方向组成的,因此两个状态表的参数含义是不一样的。量子计算与集成电路计算机是不一样的,其状态具有概率特征,而集成电路计算机的每个状态都是稳定的。

如果,测量三个量子位,就会观察到三个位的串。测量一个给定的串的概率是串的系数(例如,测量的概率,测量的概率等)。因此,测量一个由复数系数表达的量子状态(a0,a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7)给出的经典概率是),也就是说,量子状态测量与集成电路计算机的状态测量是不同的。

一个8维度向量,可以用多种方式说明。知道一个位串(例如,000,001,…,111)状态的基础就是计算的基础。Ket表达法常用来做表达的基础。例如,状态(a0,a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7)的计算基础可写成:(www.xing528.com)

a0|000〉+a1|001〉+a2|010〉+a3|011〉+a4|100〉+a5|101〉+a6|110〉+a7|111〉例如,|010〉=(0,0,1,0,0,0,0,0)(注:a2状态),|000〉=(1,0,0,0,0,0,0,0)(注:a0状态),等。

而单个量子位(两个维度)的计算基础是|0〉=(1,0)和|1〉=(0,1)。

注意:实现量子计算机,关键是能测量和控制量子位(串的)状态,完成所期望的动作。