量子叠加态

来自计算思维百科
跳转至: 导航搜索

量子计算为何能实现并行运算呢?根本原因在于量子比特具有叠加状态。传统计算机每个比特只能取一种状态0或1,而量子比特不仅可以取0或1,还可以同时取0和1,即其叠加态。以此类推,n位传统比特仅能代表2n中的某一态,而n位量子比特却能同时表示2n个叠加态。运算时量子计算只须对这2n个量子叠加态处理一次,这就意味着一次同时处理了2n个量子比特,同样的操作传统计算机需处理2n次。因此,理论上量子计算速度可以提高2n倍,从而实现了并行计算。

现有两比特存储单元,经典计算机只能存储00、01、10、11四位二进制数,而同一时刻只能存储其中某一位。而量子比特除了能表示0或1两态,还可同时表示0和1的叠加态,量子力学记为:

|φ〉= a|1〉+ b|0〉

其中a、b分别表示原子处于两态的几率,a=0时只有0态,b=0时只有1态,a、b都不为0时既可表示0,又可表示1。因此,两位量子比特可同时表示4种状态。