一直想专门写点Quantum Computing的文章，但不知道如何着手。相信对于QC感兴趣的童鞋也是面临想进入这个行业但不知道从何着手的困境，所以从此逐渐会将精力分散一部分来系统性的编写和解读一些量子计算领域中的文章或者新闻。有想理解的量子词汇欢迎留言。web
量子（Quantum）：量子一词来自拉丁语quantum，意为“有多少”，表明“至关数量的某物质”。在物理学中经常使用到量子的概念，指一个不可分割的基本个体。例如，“光的量子”是光的单位。而延伸出的量子力学、量子光学等更成为不一样的专业研究领域。算法
量子态（quantum state）：在量子力学里，量子态（英语：quantum state）指的是量子系统的状态。态矢量能够用来抽像地表示量子态。通常而言，量子态能够是纯态或混合态。上述案例是纯态。混合态是由不少纯态组成的几率混合。不一样的组合可能会组成一样的混合态。当量子态是混合态时，能够用密度矩阵作数学描述，这密度矩阵实际给出的是几率，不是密度。纯态也能够用密度矩阵表示。量子纯态能够表征如电子自旋向上的量子态 |↑> 和电子自旋向下的量子态 |↓>。
通常而言，量子态能够是纯态或混合态。上述案例是纯态。混合态是由不少纯态组成的几率混合。不一样的组合可能会组成一样的混合态。当量子态是混合态时，能够用密度矩阵作数学描述，这密度矩阵实际给出的是几率，不是密度。纯态也能够用密度矩阵表示。网络
量子计算（Quantum computing）：利用量子力学现象（例如态叠加原理和量子纠缠），研究计算系统 (量子计算机) ,来执行数据操做。svg
态叠加原理（Superposition principle）：倘若一个量子系统的量子态能够是几种不一样量子态中的任意一种，则它们的归一化线性组合也能够是其量子态。称这线性组合为“叠加态”。假设组成叠加态的几种量子态相互正交，则这量子系统处于其中任意量子态的几率是对应权值的绝对值平方。函数
量子纠缠（Quantum entanglement）：在量子力学里，当几个粒子在彼此相互做用后，因为各个粒子所拥有的特性已综合成为总体性质，没法单独描述各个粒子的性质，只能描述总体系统的性质，则称这现象为量子缠结或者量子纠缠。优化
量子退火（Quantum annealing ）：是一种量子涨落特性的次经验算法，能够在目标方程拥有多组候选解答的状况下，找到全局最优解。量子退火主要用于解决离散空间有多个局部最小值的问题(组合优化问题)，像是寻找自旋玻璃的基态。编码
量子涨落（Quantum fluctuation）：量子涨落或量子真空涨落，真空涨落是在空间任意位置对于能量的暂时变化。从维尔纳·海森堡的不肯定性原理能够推导出这结论。根据这原理的一种表述，能量的不肯定性E与能量改变所需的时间t的乘积应为约化普朗克常量的一半。能够理解为在空间生成了由粒子和反粒子组成的虚粒子对。粒子对借取能量而生成，又在短期内湮灭归还能量。看似违反了能量守恒定律可是这些产生的虚粒子的物理效应是能够被测量的。有时会被人误解为凭空出现的能量。能够经过狄拉克之海的思考来理解涨落问题。（参考：https://www.zhihu.com/question/44558685）xml
相干性（Coherence）：指的是，为了产生显著的干涉现象，波所需具有的性质。更广义地说，相干性描述波与本身、波与其它波之间对于某种内秉物理量的相关性质。ip
量子相干性（Quantum coherence）：在量子力学里，物质具备波动性（参阅德布罗意假说）。例如，杨氏双缝实验也能够用电子来完成。从电子源发射出的每个电子能够穿过两条狭缝中的任何一条狭缝，所以，有两种抵达观察屏最终位置的方法可供选择。一种方法是将狭缝S1关闭，电子只能穿过狭缝S2；另外一种方法是将狭缝S2关闭，电子只能穿过狭缝S1。每一种方法能够设定为一个特别的量子态。因为这两个量子态会相互干涉，于是影响电子抵达侦测屏最终位置的几率分布，也所以造成了观察屏的干涉图样。这相互干涉的能力展示出粒子的“量子相干性”。倘若，试图探测电子究竟是通过哪一条狭缝。那么，两个量子态的相位关系会再也不存在。这双态系统就会被退相干化。这现象显示出量子系统的互补性。
倘若，试图探测电子究竟是通过哪一条狭缝。那么，两个量子态的相位关系会再也不存在。这双态系统就会被退相干化。这现象显示出量子系统的互补性。ci
薛定谔波动方程（Schrödinger equation of wave）：基于德布罗意的物质波模型，埃尔温·薛定谔假设电子就是那样环绕原子核的波，而后对电子的行为进行了数学分析。他并无把电子比做绕行星转动的卫星，而是直接把它们看做在原子核周围的某种波，而且指出描述各个电子的波函数都是互不相同的。而这种波函数所遵照的方程被命名为薛定谔方程，以记念他为量子力学作出的贡献。薛定谔方程分别从三个性质出发描述了波函数
1.轨道的名称代表了粒子波的能量高低（离原子核越近能量越低）。
2.轨道的形状，球形或者其余。
3.轨道的倾角，决定了电子对z轴的磁矩。
4.自旋（沃尔夫冈·泡利加入）
这些特性被概括成描述电子量子态的波函数。量子态表明着电子的这些特性，它适时的描述了电子的状态。
波函数坍缩（Wave function collapse）：对于单个电子而言，薛定谔的波动方程及其独特的波函数和海森堡的量子化的点粒子的几率分布同样在空间中散开，由于波自己就是分布很广的扰动而不是点粒子。所以，薛定谔的波动方程可以获得和不肯定性原理相同的结果，由于位置的不肯定性在波的扰动的定义中就表现出来了。只有海森堡的矩阵力学才须要定义不肯定性，由于它是从粒子的观点出发的。薛定谔的波函数显示电子老是处于几率云中，在它像波同样展开的几率分布中。对于电子的位置能够直接测量而不会获得一个几率分布，是由于电子暂时失去了波的性质。没有了波的性质，薛定谔的关于电子的波的特性的预言也都失效了。对粒子的位置的测量使粒子失去了波的性质，以致于薛定谔的波动方程失效了。电子一经测量不再能被波函数所描述，它的波长变得很短而且它与测量设备的粒子相互纠缠，这种现象就是所谓的坍缩。
不肯定性原理/测不许原理（uncertainty principle）:粒子的位置与动量不可同时被肯定，位置的不肯定性越小，则动量的不肯定性越大，反之亦然。[1]:引言对于不一样的案例，不肯定性的内涵也不同，它能够是观察者对于某种数量的信息的缺少程度，也能够是对于某种数量的测量偏差大小，或者是一个系综的相似制备的系统所具备的统计学扩散数值。
在量子计算机中，采用的是量子态编码信息，其存储量子信息的基本单元是量子位（Qubit）的量子双态系统。或者说是一个二位Hilbert空间。固然，也能够将量子计算机当作是一系列量子逻辑门构成的电路系统。量子逻辑门对量子寄存器进行操做，实现量子态的转换，即实现对量子寄存器中的数据进行计算、处理。
首先，量子计算机可以制备出处于叠加、等振幅（等几率）的量子初态。其次，按照不一样的算法，须要对量子的叠加态不断进行操做，如量子逻辑门操做或者幺正变换等。最后，对一系列量子最终的叠加态进行测量，使其以接近于1的几率他所到所但愿的状态。从而来给出量子并行计算的输出结果。这里须要注意的是，一个量子计算网络可以被分解成多个不一样的量子逻辑门，所以量子逻辑门是量子计算机的最基本构造单位之一。另外，量子计算机对量子初态进行演化的过程，也就是量子计算机能够沿着各条互不相同的路径同时对量子初态进行操做，最终得到对应塌缩后输出的量子叠加态。
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