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量子编程-第1部分
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https://www.youtube.com/watch?v=2Eswqed8agg 2022年8月6日 机器翻译： 序言 在现代数字计算机中，这些指令分解为对由不同的二进制状态表示的信息的处理。这些比特可以用各种物理现象来抽象地表示，比如用机械、光学、磁学或电学的方法，这种二进制信息被操纵的过程也同样是多功能的，半导体是这些机器最多产的介质。从根本上说，二进制计算机通过少数逻辑门类型移动单个数据位。 算法的局限性 在数字计算中，二进制信息以离散的时间步骤在处理机中移动。这就是众所周知的算法的复杂性。这种算法的一个例子是确定一个数字是奇数还是偶数。这些被称为线性时间算法，它们的执行速度与算法输入的大小直接相关。 在基本的加法算法中，这个特性变得很明显。因为步骤的数量，以及固有的执行时间直接由数字输入的大小决定，所以算法在时间上是线性伸缩的。常数时间算法和线性时间算法在常见用例中通常按照实际执行时间进行调整，然而，有一类算法特别容易随着时间的增长而变得不切实际。这些算法被称为 EXPTIME 算法，它们给传统计算机带来了巨大的问题，因为随着输入大小的增加，执行时间可能会迅速增长到不切实际的水平。 QUBIT 就像数字系统如何使用比特来表达它们的基本信息单元一样，量子计算机使用一种称为量子比特的模拟。相比之下，量子计算是概率的。正是对这些概率在量子位之间移动时的操纵构成了量子计算的基础。量子位由量子现象物理地表示。 量子处理是如何工作的 量子比特具有固有的相位分量，并且利用波的这一特性，量子比特的相位可以构造性地或破坏性地干涉，以修改其在相互作用中的概率大小。 布洛赫球体 布洛赫球体使用球体内的矢量可视化量子位的大小和相位。在这种表示法中，两个经典比特态位于概率成为确定性的顶部和底部极点，而剩余的表面代表概率量子态，赤道是纯量子态，其中任一经典比特态都是可能的。当在量子位上进行测量时，它根据其概率大小退相干到一个极性确定态水平。 保利 · 盖茨 泡利门旋转矢量，表示量子比特的概率大小和相位，围绕其布洛赫球体的 x，y 和 z 轴旋转180度。对于 X 门和 Y 门，这有效地反转了量子位的概率大小，而 Z 门只反转了它的相位分量。 HADAMARD GATES 有些量子门没有经典的数字模拟。Hadamard 门，或称 H 门是最重要的一元量子门之一，它展示了这种量子唯一性。以状态级1的量子位为例。如果在两个 H 门之间进行测量，第一个 H 门叠加的坍塌将破坏这一信息，使得第二个 H 门的效应仅适用于测量的坍塌状态。 其他一元门 除了泡利门和哈达玛门之外，还有两个基本门，即 S 门和 T 门，在大多数量子计算模型中都很常见。 控制大门 当满足控制量子位的状态条件时，控制门触发对目标量子位的相关变化。当控制量子位处于状态级1时，CNOT 门会导致目标量子位的状态翻转，很像数字非门。因为控制量子位被 H 门放置在一个叠加中，通过 CNOT 门的纠缠所产生的相关性也将目标量子位放置在一个叠加中。 当控制量子位或目标量子位状态通过测量折叠时，其他量子位的状态始终保证通过 CNOT 操作相关。CNOT 门用于创建其他复合控制门，如 cNOT 门或 Toffoli 门，需要两个控制量子位在一个1的状态下反转目标量子位，交换两个量子位状态的 SWAP 门，以及执行相位翻转的 CZ 门。当结合一个量子位本质上是连续的并且具有无限的状态这一事实时，这将迅速扩展到一个迅速超越传统计算的信息处理的规模。（New Mind）
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