叠加学堂superposition
术语表

49 条,够用了

只收本站正文里真正用到的词。每条一句话,写得比维基短,比教材直白。

保真度fidelity

实际实现与理想操作(或理想态)的接近程度,常用随机基准测试给出单门保真度。

表面码surface code

一种高阈值、只需近邻耦合的纠错码,是超导路线的主流选择。

不可克隆定理no-cloning theorem

不存在能把任意未知量子态精确复制一份的酉操作,因此量子信息不能像文件一样拷贝。

布洛赫球Bloch sphere

单比特纯态与球面点一一对应,球内点对应混态;z 轴上下分别是 |0⟩ 与 |1⟩。

采样次数shots

同一线路重复测量取统计的次数;概率估计误差按 1/√shots 下降。

测量measurement

把态投影到测量基上,得到一个本征值,并按模平方的概率更新态。

超导量子比特transmon

用约瑟夫森结构成的非谐振荡器,工作在毫开温度,用微波脉冲操控。

纯度purity

Tr(ρ²),取值 1/2 到 1(单比特);小于 1 说明该比特与外界或其他比特纠缠。

叠加superposition

态写成多个基态的复系数线性组合;系数是概率幅,不是"同时存在几个值"的清单。

概率幅amplitude

展开式中每个基态前的复数系数;模平方给出测量概率,相位在干涉中起作用。

干涉interference

多条路径的概率幅相加后再取模平方,因而出现增强与相消。

光子路线photonic

以光子偏振或路径编码比特,室温运行、易传输,但双比特门与损耗是难点。

哈密顿量Hamiltonian

决定系统能量与时间演化的厄米算符;量子模拟的目标就是实现给定的哈密顿量演化。

后量子密码post-quantum cryptography

能在量子计算机面前保持安全的经典算法(如格密码),与量子计算是不同领域。

纠缠entanglement

多比特态不能写成各比特态张量积的性质;此时单比特没有纯态描述。

离子阱trapped ion

用电磁场囚禁离子,以离子内部能级作比特,门保真度高但门速度较慢。

量子比特qubit

量子信息的基本单位,状态是二维复希尔伯特空间里的单位向量,可写为 α|0⟩+β|1⟩。

量子傅里叶变换QFT

在振幅上做离散傅里叶变换的线路,O(n²) 个门,是相位估计与 Shor 算法的核心。

量子纠错quantum error correction

用多个物理比特编码一个逻辑比特,通过测量综合征发现并纠正错误而不破坏量子信息。

量子密钥分发QKD

用物理原理而非计算复杂度保证密钥安全的分发方式;与"量子计算机破解密码"是两件事。

量子体积quantum volume

综合比特数、门保真度与连通性的一项基准指标,不能直接换算成"算力"。

量子隐形传态quantum teleportation

借一对纠缠态和两个经典比特,把一个未知量子态转移到远处,原态被销毁。

量子优势quantum advantage

在某个明确任务上,量子设备超过已知最好的经典算法;不等同于全面超越。

逻辑比特logical qubit

纠错编码后的比特,错误率随物理比特数指数下降;容错计算的基本单位。

密度矩阵density matrix

描述混态与子系统状态的工具 ρ=Σp|ψ⟩⟨ψ|;纯态满足 Tr(ρ²)=1。

泡利矩阵Pauli matrices

X、Y、Z 三个厄米酉矩阵,对应布洛赫球三个轴上的 180° 旋转。

容错阈值threshold

物理错误率低于该值时,增加编码规模才能真正降低逻辑错误率。

神谕oracle

算法里被当作黑箱调用的酉操作,通常用来标记某个解或计算某个函数。

受控相位门controlled phase

控制位为 1 时给目标位加相位 e^{iθ};θ=π 时即 CZ。

拓扑量子比特topological qubit

用任意子的编织而非局部态编码信息,理论上对局部噪声免疫,尚在实验早期。

坍缩collapse

测量后态变为对应本征态(或投影后的归一化态)这一非酉过程的俗称。

通用门集universal gate set

能逼近任意酉变换的有限门集合,如 {H, T, CNOT}。

退相干decoherence

系统与环境纠缠导致相位信息泄漏、干涉能力下降的过程,是当前量子计算的主要敌人。

相干时间coherence time

量子态保持相位关系的时间尺度,常以 T₁(能量弛豫)与 T₂(相位弛豫)描述。

相位phase

复数的辐角。全局相位不可观测,相对相位决定干涉结果。

相位估计phase estimation

估计酉算符本征值的相位,是 Shor、量子模拟等算法的公共子程序。

酉矩阵unitary

满足 U†U=I 的矩阵。量子线路中的门都是酉的,因此演化可逆、保内积。

张量积tensor product

把两个子系统合成一个系统的运算,维数相乘;两比特态空间是 4 维而不是 2+2。

振幅放大amplitude amplification

Grover 迭代的实质:把解的概率幅反复旋转放大,√N 次后以高概率测到解。

中性原子neutral atom

用光镊阵列排布原子,激发到里德堡态产生强相互作用,易于大规模并行。

BB84BB84

1984 年 Bennett 与 Brassard 提出的四态 QKD 协议,窃听会引入可检测的误码率。

Bell 态Bell state

两比特最大纠缠态的四个正交基,如 (|00⟩+|11⟩)/√2。

CNOTcontrolled-NOT

控制位为 1 时翻转目标位的两比特门,是造纠缠的基本零件。

Grover 算法Grover's algorithm

无结构搜索,用 O(√N) 次神谕查询找到唯一解;不是"比经典快平方倍"的笼统说法,而是查询次数的平方根。

H 门Hadamard gate

把 |0⟩ 变成 |+⟩、|1⟩ 变成 |−⟩ 的单比特门,矩阵为 (1/√2)[[1,1],[1,−1]]。

NISQNISQ

含噪声中等规模量子(Noisy Intermediate-Scale Quantum)阶段,指当前几十到几千比特、无纠错的时代。

QAOAquantum approximate optimization algorithm

针对组合优化的变分线路,交替施加代价哈密顿量与混合哈密顿量。

Shor 算法Shor's algorithm

用量子傅里叶变换做周期查找,从而在多项式时间内分解大整数,威胁 RSA 等公钥体系。

VQEvariational quantum eigensolver

用参数化线路加经典优化器估计基态能量的混合算法,适合近期含噪设备。

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