什么是量子比特 (量子位)？

虽然量子技术确实使用二进制代码，但从量子系统派生的量子数据（如量子比特）对数据的编码与传统比特不同，具有一些显著的优势。研究人员已经制定了多种方法来创建量子比特 (量子位) ，或使用自然存在的量子系统作为量子比特 (量子位) 。然而，在几乎所有情况下，量子计算机都需要极端制冷来隔离量子比特 (量子位) ，并防止干扰。

从理论上讲，任何两级量子系统均可用于制造量子比特 (量子位) 。当某些系统特性可以在二进制位置（如上或下）进行测量时，量子系统即可描述为两级系统。多级量子系统也可用于创建量子比特 (量子位) ，只要该系统的两个方面可以有效地隔离，以产生二进制测量。正如传统计算机可以使用多种类型的比特，例如电流、电荷，或在一张纸上打孔（或未打孔）进行打孔卡计算，量子计算机也可以使用多种类型的比特。某些比特更适合某些函数，而先进的量子计算机可能会使用多种比特类型的组合来实现不同的操作。

由于每个比特可以表示 0 或 1，因此通过配对两个比特的信息，我们可以创建多达四个唯一的二进制组合：

每个比特可以是 0 或 1，而单个量子比特 (量子位) 可以是 0、1 或一个叠加。量子叠加可以描述为 0 和 1，或者是介于 0 和 1 之间的所有可能状态，因为它实际上代表了量子比特 (量子位) 状态的概率。

在量子层面，量子比特 (量子位) 概率以波函数的形式进行测量。量子比特 (量子位) 的概率振幅可用于对多个数据进行编码，并在与其他量子比特 (量子位) 结合使用时执行极其复杂的计算。

处理复杂问题，例如分解一个大质数时，传统比特会被大量信息所束缚。量子比特 (量子位) 的行为则有所不同。由于量子比特 (量子位) 可以保持叠加，因此使用量子比特 (量子位) 的量子计算机可以计算更大的数据量。

作为理解比特与量子比特 (量子位) 的一个有用类比，可以想象一下，您正站在一个复杂迷宫的中心。为了逃出迷宫，传统计算机必须使用“蛮力”解决问题，尝试所有可能的路径组合，以便找到出口。这种计算机会使用比特来探索新的路径，并记住哪些是死胡同。 相比之下，形象地说，量子计算机可以立即得出迷宫的鸟瞰图，同时测试多条路径，并揭示正确的解决方案。然而量子比特 (量子位) 不会一次“测试多条路径”。相反，量子计算机会通过测量量子比特 (量子位) 的概率振幅来确定结果。这些振幅就像波纹一样，也会相互重叠和干扰。当异步波重叠时，这实际上会消除复杂问题的潜在解决方案，而实现的一个或多个相干波则会呈现解决方案。