量子计算机演示教程

---

第一节：一个量子比特

量子比特可以为：\(\left|0\right>\)，对应于经典计算机⼆进制⽐特0. 量⼦计算机模拟器初始态的状态为：\(\left|0\right>\)，对这个态不做任何操作，直接进⾏测量，测到的值始终为0.

操作：利⽤第0个量⼦⽐特，直接测量5000次（shots的值填写5000），点击 Submit.

（图1-1）

测量结果为5000次0，⻅图⼆。

（图1-2）

量⼦⽐特可以为：\(\left|1\right>\)，对应经典⽐特状态 1。量⼦计算机从初始状态\(\left|0\right>\)，利用\(X\)逻辑门操作，会得到： \(\left|1\right>=X\left|0\right>\)，量子计算机演示为：

（图1-3）

测量结果为5000次1。

（图1-4）

量⼦⽐特可以为叠加态如，\(\frac{1}{\sqrt{2}}(\left|0\right>+\left|1\right>)\)，这个态可以用 Hadamard 门 \(H\) 实现，\(\frac{1}{\sqrt{2}}(\left|0\right>+\left|1\right>)=H\left|0\right>\)，如果测量5000次，会以50%的可能性得到0，50%的可能性得到1.

量子模拟器的操作如下：

（图1-5：Hadamard 门线路）

（图1-6：Hadamard 门操作测量结果）

5000次测量，测量到0和1的次数基本各占⼀半。如果再重复测量5000次，虽然具体0和1的次数会稍有差别，但是约各占⼀半是不变的。

可以制备量⼦态 \(\frac{\sqrt{3}}{2}\left|0\right>+\frac12 \left|1\right>\)，测量得到0和1的占⽐应该是3:1. 线路和测量结果如下：

（图1-7：量子比特实现 Ry 旋转）

（图1-8：测量结果显示得到0的次数是得到1次数的3倍左右）