❶ 你知道什麼是量子嗎你知道什麼是量子比特嗎
下面這句話，用的就全是專業概念：「基於量子疊加原理，一個量子比特可以同時處於0狀態和1狀態。」說得明確一點就是，n個量子比特能存儲2的n次方個比特的信息。奇妙的是，說這番話的不是民科，而是2016年以來大火的《寶寶的物理學》系列的作者克里斯·費利（Chris Ferrie）博士。這是他在《寶寶的量子信息學》里寫的。他甚至還做了一個幽默的比喻：為了存儲我最喜歡的一個分子（咖啡因）的信息，就需要地球上所有的手機！
下面我們來從頭解釋起。
量子比特是什麼？
「比特」是計算機科學的基本概念，指的是一個體系有且僅有兩個可能的狀態，一般用「0」和「1」來表示。典型的例子，如硬幣的正、反兩個面或者開關的開、關兩個狀態。
但在量子力學中，有一條基本原理叫做「疊加原理」：如果兩個狀態是一個體系允許出現的狀態，那麼它們的任意線性疊加也是這個體系允許出現的狀態。
現在問題來了，什麼叫做「狀態的線性疊加」？為了說清楚這一點，最方便的辦法是用一種數學符號表示量子力學中的狀態，就是在一頭豎直一頭尖的括弧「|>」中填一些表示狀態特徵的字元。這種符號是英國物理學家狄拉克發明的，稱為「狄拉克符號」。 在量子信息中，經常把兩個基本狀態寫成|0>和|1>。而|0>和|1>的線性疊加，就是a|0> + b|1>，其中a和b是兩個數，這樣的狀態稱為「疊加態」。「線性」意味著用一個數乘以一個狀態，「疊加」意味著兩個狀態相加，「線性疊加」就是把兩個狀態各自乘以一個數後再加起來。
現在，你明白「一個量子比特可以同時處於0狀態和1狀態」是什麼意思了吧？它實際是說，量子比特可以處於|0>和|1>的疊加態。在一個時刻只會處於一個這樣的確定的狀態，既不是同時處於兩個狀態，也不是迅速在兩個狀態之間切換，也不是處於一個不確定的狀態，更不是時空分裂。
不得不說，「同時處於0狀態和1狀態」是一個很容易令人糊塗的說法，好像禪宗的打機鋒，遠不如旋鈕的比喻清楚易懂。更糟糕的是，讀者可能會以為自己懂了，然後胡亂引申，造成更大的誤解。在科普文章中，類似這樣的令人似懂非懂的說法太多了，簡直是遍地陷阱。
那麼，為什麼許多人言之鑿鑿地說，n個量子比特包含2的n次方個比特的信息？
要讓這句話有意義，關鍵在於：把a|0> + b|1>中的a和b這兩個系數，當作兩個比特的信息。這當然不是個嚴格的說法，因為把連續變數和離散變數混為一談了。不過只要你姑且接受這種表述，你就可以明白，他們實際想說的是，「n個量子比特包含2的n次方個系數」，這就是正確的了。
這是怎麼算出來的？
對於一個量子比特，n = 1，體系可以取的狀態是a|0> + b|1>，有a和b兩個系數，系數的個數等於2的1次方。
對於兩個量子比特，n = 2，體系可以取的狀態是……是什麼？
你也許會覺得，第一個量子比特的狀態是a1|0> + b1|1>，第一個量子比特的狀態是a2|0> + b2|1>，總共有4個系數。
錯了！按照這種方式，當你有第三個量子比特時，只是增加a3|0> + b3|1>的兩個系數，總共有6個系數。廣而言之，每個量子比特提供兩個系數，所以n個量子比特包含的系數個數就是2n，怎麼會是2的n次方呢？
真正的關鍵在於，對於多量子比特的體系，基本的描述方式並不是「第一個量子比特處於某個態，第二個量子比特處於某個態……」，而是「系統整體處於某個態」。
系統整體可以處於什麼態呢？再次回憶疊加原理（敲黑板）！是的，疊加原理對多粒子體系也適用。 所以，我們要做的就是找出多粒子體系可以處於的基本狀態，而這些多粒子基本狀態是由單粒子的|0>態和|1>態組合而成的。下面我們來看這些基本狀態。
首先，你可以讓每一個量子比特都處於自己的|0>態，這時系統整體的狀態是所有這n個|0>態的直接乘積（稱為「直積」），可以簡寫為|000…>，狄拉克符號里有n個「0」。
然後，在這個態的基礎上，你可以讓第一個量子比特變成自己的|1>態，這時系統整體的狀態是|100…>，這也是一個直積態。
然後，在|000…>的基礎上，你可以讓另一個量子比特（比如說第二個）變成自己的|1>態，這時系統整體的狀態是|010…>。這樣，你可以走遍所有的由n-1個「0」和1個「1」組成的字元串。
然後，在|000…>的基礎上，你可以讓兩個量子比特變成自己的|1>態。這樣，你可以走遍所有的由n-2個「0」和2個「1」組成的字元串。
這個過程繼續下去，最終你會把所有的量子比特都變成自己的|1>態，得到由n個「1」表示的|111…>這個態。在這個過程中，你得到了所有的由「0」和「1」組成的長度為n的字元串。
這樣的態總共有多少個呢？第一位有2種選擇，第二位也有2種選擇，一直到第n位都是2種選擇。所有這些選擇乘起來，就是2的n次方種選擇。注意是相乘，而不是相加。在高中學過排列組合、二項式定理的同學們，肯定都看明白了吧？
機智如我，早已看穿了一切。
順便說一下，這樣的一個n粒子狀態，有可能可以表示成n個單粒子狀態的乘積，這時我們稱它為「直積態」，但更常見的是不能表示成n個單粒子狀態的乘積，這時我們稱它為「糾纏態」。作為一個簡單的例子，二粒子體系的(|00> + |11>) / √2就是一個糾纏態。你可以試著證明一下，很容易的~
❷ 一個量子位可以存儲多少個數據
2的N次方個。
傳統計算機使用0和1，量子計算機也是使用0跟1，但與之不同的是，其0與1可同時計算。古典系統中，一個比特在同一時間，不是0，就是1，但量子比特是0和1的量子疊加。這是量子計算機計算的特性。
谷歌計算機科學家的一篇論文聲稱一種稱為量子計算機的創新型新機器已經證明了「量子」的速度。根據該論文，該電腦在三分鍾內完成了一項高科技和專業化的計算，而這需要一台普通計算機花費10,000年的時間才能完成。
這項成就可能預示著我們在思維，計算，保護數據以及審訊自然最微妙方面方面的一場革命。
通過利用量子怪異性的性質，這些計算機可以同時進行數以百萬計的計算，足以破壞當前牢不可破的代碼並解決迄今無法解決的數學難題。
谷歌，IBM，微軟和其他公司現在正在設計和構建入門版，甚至將其發布到網上，幾乎每個人都可以學習將量子領域付諸實踐。普通計算機以一系列為1或0的位存儲數據並執行計算。
相比之下，量子計算機使用的量子位可以同時為1和0，至少直到被測量為止，此時它們狀態被定義。
❸ 量子比特
在經典圖靈機模型中，儲存經典信息的基本單位叫做比特。它是一個二進制變數，其數值一般記做二進制的 0 或者 1。一個比特要麼是 0，要麼是1，正如向空中拋起一枚硬幣，那麼它落下後要麼正面朝上，要麼反面朝上。我們用二進制的比特理論上可以儲存任何信息，最簡單的，像儲存十進制整數就可以利用二進制和十進制的轉換。3=11， 4=100， 50=110010 等等。當然，非整數也是可以寫成二進制的形式，像 5.5=101.1，也就是說任意實數都可以按精度要求用二進制來表示。而在電子學中，很多器件是非常適合二進製表示的，像電壓的高低和開關，電容器的帶電荷與否等等，都可以來作為一個比特的載體。但在量子世界，一切都發生了改變。一個量子的硬幣不僅可以正面或反面朝上，它甚至可以同時正反面都朝上，在你觀測它之前。著名的薛定諤的貓就是這個道理，這只貓在開箱子，也就是觀測之前，它又是死的又是活的，處於生和死的疊加態 (superposition state)上。正是疊加性這個奇妙的性質引出了量子比特 (quantum bit, qubit) 的概念。
（網路知道里不方便輸入公式，更詳細的介紹見量子研究網站：quantum-study.com/article/795/21.html）
在物理實現上，原則上具有疊加性質的兩態量子系統都適用做qubit。目前的實驗室里，像 核磁共振中處於磁場中的自旋 1/2 粒子 (自旋向上和向下)，空腔中的原子的態 (原子的基態和激發態)，超導結之間隧穿的庫珀對 (Cooper pairs處於一個結和另外一個結時)，都可以被用作 qubit。當然，如果一個硬幣可以同時向上和向下也是可以的，在量子隨機行走中我們就會看到這種量子硬幣(quantum coin)。
現在我們可以回過頭來在看一下經典計算機和量子計算機的差距，這次是存儲容量上的。考慮一個簡單的情況，我們要儲存 45 個自旋 1/2 的粒子，這在量子系統中只是一個很小的體系，只需要 45 個 qubit 就可以實現。但如果我們要用經典計算機完成這個任務，約需要 245 個經典比特，也就是大概4 個 TB 的硬碟！這里有些典型的數據來跟它比較， 4TB 大概是 4000G 或者4000000M，而一部高清藍光電影大概是 10G，一本書大概是 5M。另外一些比較有意思的數據是，美國國會圖書館的所有藏書總容量大概為160TB 或者說 50 個 qubit，而 2007 年人類所擁有的信息量總和為 2.2 × 109 個 TB，也僅相當於 71 個 qubit 的存儲容量。
❹ 量子十問之九：量子也有存儲U盤
存儲器的功能就是把信息存儲起來，直到需要用到的時候再讀出。信息的存儲是是人類文明傳遞的重要手段，也是現代信息技術的一個核心環節。伴隨著人類歷史的發展，信息存儲的介質也在不斷變化。語言是人類最初的交流方式，大腦是信息存儲的最早介質。它使得人類能夠持續生存與進化。從語言到文字是人類文明進步的一個轉折點，信息可以脫離人本身以文字等形式保存起來並傳遞下去。人們先後使用過石頭雕刻、繩子打結、書本、磁碟、光碟等各種形式的存儲器。
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❺ 量子比特是什麼對物理學研究有什麼影響
我們將與科技談話者討論量子計算。
首先，量子計算機何以成為量子計算機。我將讓科技談話者來解釋一下。
因此遵循著這兩條法則，量子計算機能夠迅速地執行計算——極其迅速得計算那些過去被認為是不可能在合理的時間內解決的難題。例如，一台運用恰當演算法的量子計算機可以相對輕易地破解牢固的密碼。因此我們離用量子計算機取代智能手機還有多遠？
科技談話者：現在還不必擔心。目前為止，我們的量子計算機還處於用幾個量子比特進行簡單計算的階段。然而，在將來，這將給科技帶來一些十分有趣的改變！
總結
所以這就是量子計算。
如果你感到有些疑惑，別擔心。即使是在量子計算領域的重要科學家也發現，它無法僅靠直覺來領悟。尼爾斯·玻爾說：“那些第一次聽到量子理論而沒被震驚的人，可能還沒能理解它。”理查德·費曼說，“我可以很有把握地說還沒有人能理解量子力學。”
❻ 量子儲存器1量子可以儲存多少資源
首先制備兩個處於量子糾纏的光子對，一般是通過激光打擊特定晶體獲得，然後通過量子存儲技術把光子對存儲下來，量子存儲技術現在也還比較局限。在通信中，還通過長距離的信道來發送，比如把光子對發向兩個接收點，然後存儲；或者光子對中的一個發送到接收點存儲，另一個在發射端直接存儲等。
❼ 1量子比特是多少g
1G=1024M ，1M=1024KB，1KB=1024位元組。
傳統計算機使用0和1，量子計算機也是使用0跟1，但與之不同的是，其0與1可同時計算。古典系統中，一個比特在同一時間，不是0，就是1，但量子比特是0和1的量子疊加。這是量子計算機計算的特性。
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演算法的量子比特系統進行初始化而實現的，這里的初始化指的是把系統制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復數范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，這里的兩個狀態分別是垂直偏振光和水平偏振光。
❽ 量子計算機工作原理
量子計算機的工作原理：
量子計算機是一種基於量子理論而工作的計算機。追根溯源，是對可逆機的不斷探索促進了量子計算機的發展。量子計算機裝置遵循量子計算的基本理論，處理和計算的是量子信息，運行的是量子演算法。1981年，美國阿拉貢國家實驗室的Paul Benioff最早提出了量子計算的基本理論。
1、量子比特
經典計算機信息的基本單元是比特，比特是一種有兩個狀態的物理系統，用0與1表示。在量子計算機中，基本信息單位是量子比特（qubit），用兩個量子態│0>和│1>代替經典比特狀態0和1。量子比特相較於比特來說，有著獨一無二的存在特點，它以兩個邏輯態的疊加態的形式存在，這表示的是兩個狀態是0和1的相應量子態疊加。
2、態疊加原理
現代量子計算機模型的核心技術便是態疊加原理，屬於量子力學的一個基本原理。一個體系中，每一種可能的運動方式就被稱作態。在微觀體系中，量子的運動狀態無法確定，呈現統計性，與宏觀體系確定的運動狀態相反。量子態就是微觀體系的態。
3、量子糾纏
量子糾纏：當兩個粒子互相糾纏時，一個粒子的行為會影響另一個粒子的狀態，此現象與距離無關，理論上即使相隔足夠遠，量子糾纏現象依舊能被檢測到。因此，當兩粒子中的一個粒子狀態發生變化，即此粒子被操作時，另一個粒子的狀態也會相應的隨之改變。
4、量子並行原理
量子並行計算是量子計算機能夠超越經典計算機的最引人注目的先進技術。量子計算機以指數形式儲存數字，通過將量子位增至300個量子位就能儲存比宇宙中所有原子還多的數字，並能同時進行運算。函數計算不通過經典循環方法，可直接通過幺正變換得到，大大縮短工作損耗能量，真正實現可逆計算。
(8)量子比特能存儲量擴展閱讀：
量子計算機的難點：
1、量子消相干
量子計算的相乾性是量子並行運算的精髓，但在實際情況下，量子比特會受到外界環境的作用與影響，從而產生量子糾纏。量子相乾性極易受到量子糾纏的干擾，導致量子相乾性降低，也就是所謂的消相干現象。實際的應用中，無法避免量子比特與外界的接觸，量子的相乾性也就不易得到保持。所以，量子消相干問題是目前需要解決的重要問題之一，它的解決將在一定程度上影響著量子計算機未來的發展道路。
2、量子糾纏
量子作為最小的顆粒，遵守量子糾纏規律。即使在空間上，量子之間可能是分開的，但是量子間的相互影響是無法避免的。介於此，量子糾纏技術被聯想到量子信息的傳遞領域。在一定意義上，利用量子之間飛快的交流速度從而實現信息的傳遞。
3、量子並行計算
量子計算機獨特的並行計算是經典計算機無法比擬的重要的一點。同樣是一個n位的存儲器，經典計算機存儲的結果只有一個。但是量子計算機存儲的結果可達2n。其並行計算不僅在存儲容量上遠超越了後者，而且讀取速度快，多個讀取和計算可同時進行。正是量子並行計算的重要性，它的有效應用也成為了量子計算機發展的關鍵之一。
4、量子不可克隆
量子不可克隆性，是指任何未知的量子態不存在復制的過程，既然要保持量子態不變，則不存在量子的測量，也就無法實現復制。對於量子計算機來說，無法實現經典計算機的糾錯應用以及復制功能。
❾ 量子計算機——人類技術的極限
從我們的歷史來看，人類的科技大都建立在腦、火與尖銳的棒子上。當火和尖銳棒狀物變成發電廠和核武器時，腦的大進化已經開始發生。自從1960年代來，電腦的運算能力呈獻指數性的成長，使得電腦愈來愈小，同時愈來愈強大。但是演化已經快碰到了物理上的極限，電腦元件尺寸正在趨近於原子的大小。為了說明這為什麼是個問題，我們必須要先講解一些基本知識。
在某些領域它們是非常優越的，其中之一就是資料庫搜尋。一般電腦再資料庫中搜尋可能要搜尋每一份資料，量子演算法只需要原來運算時間開根號的時間，這在大型資料庫上會有著極大的差距。
量子計算機中最著名的用法就是破解信息安全機制，現在你瀏覽的銀行郵件還是被加密系統給保護著，藉由你給其它使用者不同組的公鑰，來加密只有你能解密的訊息。問題是拿到公鑰的人可以計算出你的密鑰。幸運的是，使用一般的電腦必須花上數年運算，不斷地嘗試錯誤才有辦法解開。但對於量子計算機，由於運算速率是呈指數的增加，這可能只是小菜一碟。
另一個著名的用法就是當作模擬器。模擬量子世界非常地消耗資源，甚至是一些巨大的結構體，例如分子結構。它們通常缺乏精準度，所以為何不用真實的量子計算機來模擬量子物理環境呢？模擬量子環境可能讓我們更了解蛋白質的組成，這將給我們的醫學帶來革新。目前我們並不清楚量子計算機會個是專門用途的工具，還是為人類帶來重大革新。我們還不清楚科技的極限在哪裡，但只有一種方法可以找出答案。
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