叠加学堂superposition

实验室使用指南

自己搭一条线路,比读十页解释管用

实战5 分钟第 78 / 80 节更新于 2026-10-18

读十页「H 门把 |0⟩ 变成 |+⟩」,不如自己点两下,看概率条从一根变成两根。这一节不讲课,只告诉你怎么用实验室,以及三个值得亲手做一遍的练习。

五件事

加门:先点 TARGET 选比特,再点 H、X、CNOT 这些门,它会加到线路末尾。双门的控制位是你选中的比特,目标位是它的下一位,末位的下一位绕回 q0(三比特时首尾相邻)——想换控制位,就先选另一个比特。

插门与删门:线路里每两道门之间有一个「+」,点它就把当前门插到那个位置;也可以把门直接拖过去。门本身点一下就能删掉,删错了按撤销。

采样:点「采样 1000 次」,按当前概率抽 1000 个比特串;再点一次会重新抽一批,柱高随之抖动,这就是 采样次数 有限带来的统计误差。

导出与分享:展开 OpenQASM 2.0 可以复制到别的平台;点「复制分享链接」会把整条线路编进 URL,发给别人打开就是同一条线路。粘到真机之前,先确认比特顺序对不对。

先把预设切到 Bell 态,用「下一步」走一遍。

线路实验室
默认就是 Bell 态线路,起点在第一个门之前。按两次「下一步」:H 之后是 |00⟩ 与 |10⟩ 各半,CNOT 之后才变成 |00⟩ 与 |11⟩ 各半——中间那一步正是纠缠发生的地方。

三个练习

  1. 做 Bell 态。 清空线路,对 q0 做 H 门,再选中 q0 点 CNOT。概率条应该只剩 00 与 11,各约一半;如果只剩一根柱子在 00,说明 CNOT 没加上。
  2. H 做两次。 连着两个 H,看它是否回到 |0⟩;再试 H、Z、H 三步,结果一定是 |1⟩。两次 H 不是「随机再随机」,而是确定的相消干涉。
  3. 换控制位。 把 TARGET 切到 q1 再点 CNOT,此时控制位是 q1、目标是 q0。重做 Bell 态,你会发现纠缠没造出来:q1 是 0,目标位什么也没发生,概率条只剩 00 与 10。要让 CNOT 造纠缠,控制位必须是那个处于叠加的比特。

浏览器端的模拟器把整个态向量放在内存里,比特数上限是 14,实际练习建议不超过 8:再往上,概率柱状图与采样都会变慢,而且你看不清每一根柱子。

柱子的高度就是下一次测量会得到的结果。
柱子是概率的估计值,来自大量采样;单次测量按这个分布随机落在一个比特串上。
概率条是「很多次测量的统计」,不是「下一次测量的预告」。单次测量只给你一个比特串。
一句话结论

自己搭一条线路,比读十页解释管用。会加门、会单步、会采样、会导出 QASM,你就已经能把纸上的线路变成可检验的结果。下一步,是把它送到真机上,看噪声怎么改写它。

本节自测 · 3 题
未作答
01在 |00⟩ 上先对 q0 做 H,再做 CNOT(控制 q0、目标 q1),测到 01 的概率是多少?
02在 |0⟩ 上连着做两次 H,测量结果是什么?
03点「采样 1000 次」的主要作用是什么?