从零到一:构建你的第一个量子算法

从零到一:构建你的第一个量子算法

💡 原文中文,约5800字,阅读约需14分钟。
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内容提要

量子计算通过量子比特和量子门构建算法。以Deutsch问题为例,展示了量子叠加和纠缠的优势:经典方法需两次调用函数,而量子方法仅需一次,体现了量子计算的高效性。

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关键要点

  • 量子计算的能力源于量子比特和量子门的独特物理原理。
  • 量子比特的基态为 |0⟩ 和 |1⟩,是量子计算的起点。
  • 量子门用于改变量子比特的状态,X 门和 H 门是基本的量子门。
  • H 门能够创造叠加态,使量子比特同时拥有多种可能性。
  • 量子叠加与经典概率的本质区别在于量子状态在测量前并未确定。
  • 多量子比特门(如 CNOT 门)用于创造量子纠缠,增强量子计算的能力。
  • 贝尔态展示了量子纠缠的特性,局部随机但整体高度相关。
  • Deutsch 问题展示了量子算法的应用,通过一次函数调用判断函数类型。
  • 量子算法利用叠加态和干涉,显著减少了函数调用次数,体现量子优势。
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