量子比特,物理学术语,参照
Shannon信息论中比特描述信号可能状态的特征,
量子信息中引入了“量子比特”的概念。叠加状态大于两个能级的量子比特被称为量子电码,它可存在于0、1和2等多个态中。
参照
Shannon信息论中比特描述信号可能状态的特征,
量子信息中引入了“量子比特”的概念。量子比特的英文名字为quantum bit,简写为
qubit或qbit。
1983年,Stephen wiesner在他
量子货币的提案中第一次引入了量子比特的概念。而“量子比特”这个术语的问世应归功于Benjamin schumacher,在他论文的致谢辞中,schumacher 表示术语“量子比特”是他在同William wootters的一次谈话时提出的,只是因为它同古代的一种
长度测量单位
腕尺(cubit)的发音相似。在
量子计算中,作为量子信息单位的是量子比特,量子比特与经典比特相似,只是增加了物理原子的
量子特性。
量子比特还没有一个明确的定义,不同的研究者采用不同的表达方式,例如,从物理学的角度,人们习惯于根据量子态的特性称为量子比特(qubit或qbit)、纠缠比特(ebit)、三重比特(tribit)、多重比特(multibit)和经典比特(cbit)等等。这种方式让人眼花缭乱,并且对量子比特的描述要根据具体的物理特性来描述。为了避免这些问题的困扰,这里从信息论的角度对量子比特做出统一的描述。
量子计算机的物理结构是
纠缠态原子自身的有序排列,量子比特在系统中表示状态记忆和纠缠态。
量子计算是通过对具有
量子算法的量子比特系统进行初始化而实现的,这里的初始化指的是把系统制备成纠缠态的一些先进的物理过程。在两态的量子力学系统中量子比特用
量子态来描述,这个系统在形式上与复数范围内的二维矢量空间相同。两态量子力学系统的例子是单光子的偏振,这里的两个状态分别是垂直
偏振光和水平偏振光。
在经典力学系统中,一个比特的状态是唯一的,而量子力学允许量子比特是同一时刻两个状态的叠加,这是
量子计算的基本性质。
从物理上来说量子比特就是量子态,因此,量子比特具有量子态的属性。由于量子态的独特
量子属性,量子比特具有许多不同于经典比特的特征,这是
量子信息科学的基本特征之一。周围环境微小的扰动,如温度、压力或磁场变化,都会破坏量子比特。
2023年5月,瑞士苏黎世联邦理工学院科学家创建了迄今最重“
薛定谔的猫”。该研究有望催生更大更稳健的量子比特。
2023年,马里兰大学亚伦·斯米诺团队证明一种超导量子比特,即磁通量量子比特保持量子特性的时间持续了约1.48毫秒,这是迄今最“长寿”量子比特,有望使未来的量子计算机更实用。