Chapter116 bit,qubit&?
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从三次工业革命开始,人类对世界的操控变得越来越精细。
从一颗螺丝钉到芯片上纳米尺度的晶圆颗粒,科技从宏观迈向微观的步伐令人叹为观止。
布一楠率先将龙华国带入了量子时代。
量子是更加微小的超越原子的存在。
量子世界和宏观世界有着诸多的不同,其中一个便是,量子是可以叠加的。
什么意思呢?
在经典世界里,一个人只能在办公室里上班,或者在家里休息。
而在量子世界里,人们可以处于办公室上班和家里休息的叠加状态。
当老板打电话询问你是否在上班时,你告诉以一定概率告诉他是或者不是。
用更精确的数学语言来陈述就是: 0 表示工作,1 表示休息。
经典的信息状态(比特,bit)只能是 0 或者 1,而量子比特(qubit)可以是介于 0 和 1 之间的多种选择。
在量子世界中,老板的询问则意味着对经典(普通人的世界,现实或者是不涉及量子的世界)(或量子)比特进行检查(或测量),通常通过 “<·|作用在|·>” 上表示测量的过程。
在量子世界中,老板可以选择不同的问题提问(例如“你是否80%概率在休息20%概率在工作”或“你是否99%概率在休息”这种在普通人眼中看来很奇葩的问题)。
这意味着他可以选择不同的基矢进行测量,这在数学上通常用一组正交基表示。
是否上班对应一组基矢{|工作>+|0>,|不工作>=|1>},是否在叠加态 A 又是另外一组基矢,{|A>=α|0>+β|1>, |B>=β|0>-α|1>}。
当我们选择{|0>,|1>} 基矢进行测量时,我们得到 0 的概率是|<0|Φ>|2 (上标)=|α|2 (上标),而得到1的概率则是|<0|Φ>|2 (上标)=|β|2 (上标)。
计算过程本质上就是计算向量内积。
而当我们选择{|A>,|B>} 作为基矢的时候,我们得到的答案总是肯定的。
当然我们不能忽略一件非常重要的事情——测量会对 qubit 的状态造成影响,这个过程被称为塌缩(Collapse)。
我们选择基矢 {|0>,|1>} 对 qubit 进行测量,如果
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