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量子比特

(物理學術語)

鎖定
量子比特,物理學術語,參照Shannon信息論中比特描述信號可能狀態的特徵,量子信息中引入了“量子比特”的概念。疊加狀態大於兩個能級的量子比特被稱為量子電碼,它可存在於0、1和2等多個態中。 [3] 
中國科學技術大學教授潘建偉及其同事陸朝陽劉乃樂汪喜林等通過調控六個光子的偏振、路徑和軌道角動量三個自由度,在國際上首次實現18個光量子比特的糾纏,刷新了所有物理體系中最大糾纏態製備的世界紀錄。
中文名
量子比特
提出時間
1983年
提出人
Stephen wiesner
提出論文
量子貨幣

量子比特內容簡介

參照Shannon信息論中比特描述信號可能狀態的特徵,量子信息中引入了“量子比特”的概念。量子比特的英文名字為quantum bit,簡寫為qubit或qbit。
1983年,Stephen wiesner在他量子貨幣的提案中第一次引入了量子比特的概念。而“量子比特”這個術語的問世應歸功於Benjamin schumacher,在他論文的致謝辭中,schumacher 表示術語“量子比特”是他在同William wootters的一次談話時提出的,只是因為它同古代的一種長度測量單位腕尺(cubit)的發音相似。在量子計算中,作為量子信息單位的是量子比特,量子比特與經典比特相似,只是增加了物理原子的量子特性。 [1] 

量子比特定義

量子比特還沒有一個明確的定義,不同的研究者採用不同的表達方式,例如,從物理學的角度,人們習慣於根據量子態的特性稱為量子比特(qubit或qbit)、糾纏比特(ebit)、三重比特(tribit)、多重比特(multibit)和經典比特(cbit)等等。這種方式讓人眼花繚亂,並且對量子比特的描述要根據具體的物理特性來描述。為了避免這些問題的困擾,這裏從信息論的角度對量子比特做出統一的描述。 [2] 

量子比特物理特性

量子計算機的物理結構是糾纏態原子自身的有序排列,量子比特在系統中表示狀態記憶和糾纏態。量子計算是通過對具有量子算法的量子比特系統進行初始化而實現的,這裏的初始化指的是把系統製備成糾纏態的一些先進的物理過程。在兩態的量子力學系統中量子比特用量子態來描述,這個系統在形式上與複數範圍內的二維矢量空間相同。兩態量子力學系統的例子是單光子的偏振,這裏的兩個狀態分別是垂直偏振光和水平偏振光。 [1] 

量子比特基本性質

在經典力學系統中,一個比特的狀態是唯一的,而量子力學允許量子比特是同一時刻兩個狀態的疊加,這是量子計算的基本性質。

量子比特基本特徵

從物理上來説量子比特就是量子態,因此,量子比特具有量子態的屬性。由於量子態的獨特量子屬性,量子比特具有許多不同於經典比特的特徵,這是量子信息科學的基本特徵之一。周圍環境微小的擾動,如温度、壓力或磁場變化,都會破壞量子比特。 [5] 

量子比特科學研究

2023年5月,瑞士蘇黎世聯邦理工學院科學家創建了迄今最重“薛定諤的貓”。該研究有望催生更大更穩健的量子比特 [4] 
2023年,馬里蘭大學亞倫·斯米諾團隊證明一種超導量子比特,即磁通量量子比特保持量子特性的時間持續了約1.48毫秒,這是迄今最“長壽”量子比特,有望使未來的量子計算機更實用。 [6] 
參考資料