❶ 你知道什么是量子吗你知道什么是量子比特吗
下面这句话，用的就全是专业概念：“基于量子叠加原理，一个量子比特可以同时处于0状态和1状态。”说得明确一点就是，n个量子比特能存储2的n次方个比特的信息。奇妙的是，说这番话的不是民科，而是2016年以来大火的《宝宝的物理学》系列的作者克里斯·费利（Chris Ferrie）博士。这是他在《宝宝的量子信息学》里写的。他甚至还做了一个幽默的比喻：为了存储我最喜欢的一个分子（咖啡因）的信息，就需要地球上所有的手机！
下面我们来从头解释起。
量子比特是什么？
“比特”是计算机科学的基本概念，指的是一个体系有且仅有两个可能的状态，一般用“0”和“1”来表示。典型的例子，如硬币的正、反两个面或者开关的开、关两个状态。
但在量子力学中，有一条基本原理叫做“叠加原理”：如果两个状态是一个体系允许出现的状态，那么它们的任意线性叠加也是这个体系允许出现的状态。
现在问题来了，什么叫做“状态的线性叠加”？为了说清楚这一点，最方便的办法是用一种数学符号表示量子力学中的状态，就是在一头竖直一头尖的括号“|>”中填一些表示状态特征的字符。这种符号是英国物理学家狄拉克发明的，称为“狄拉克符号”。 在量子信息中，经常把两个基本状态写成|0>和|1>。而|0>和|1>的线性叠加，就是a|0> + b|1>，其中a和b是两个数，这样的状态称为“叠加态”。“线性”意味着用一个数乘以一个状态，“叠加”意味着两个状态相加，“线性叠加”就是把两个状态各自乘以一个数后再加起来。
现在，你明白“一个量子比特可以同时处于0状态和1状态”是什么意思了吧？它实际是说，量子比特可以处于|0>和|1>的叠加态。在一个时刻只会处于一个这样的确定的状态，既不是同时处于两个状态，也不是迅速在两个状态之间切换，也不是处于一个不确定的状态，更不是时空分裂。
不得不说，“同时处于0状态和1状态”是一个很容易令人糊涂的说法，好像禅宗的打机锋，远不如旋钮的比喻清楚易懂。更糟糕的是，读者可能会以为自己懂了，然后胡乱引申，造成更大的误解。在科普文章中，类似这样的令人似懂非懂的说法太多了，简直是遍地陷阱。
那么，为什么许多人言之凿凿地说，n个量子比特包含2的n次方个比特的信息？
要让这句话有意义，关键在于：把a|0> + b|1>中的a和b这两个系数，当作两个比特的信息。这当然不是个严格的说法，因为把连续变量和离散变量混为一谈了。不过只要你姑且接受这种表述，你就可以明白，他们实际想说的是，“n个量子比特包含2的n次方个系数”，这就是正确的了。
这是怎么算出来的？
对于一个量子比特，n = 1，体系可以取的状态是a|0> + b|1>，有a和b两个系数，系数的个数等于2的1次方。
对于两个量子比特，n = 2，体系可以取的状态是……是什么？
你也许会觉得，第一个量子比特的状态是a1|0> + b1|1>，第一个量子比特的状态是a2|0> + b2|1>，总共有4个系数。
错了！按照这种方式，当你有第三个量子比特时，只是增加a3|0> + b3|1>的两个系数，总共有6个系数。广而言之，每个量子比特提供两个系数，所以n个量子比特包含的系数个数就是2n，怎么会是2的n次方呢？
真正的关键在于，对于多量子比特的体系，基本的描述方式并不是“第一个量子比特处于某个态，第二个量子比特处于某个态……”，而是“系统整体处于某个态”。
系统整体可以处于什么态呢？再次回忆叠加原理（敲黑板）！是的，叠加原理对多粒子体系也适用。 所以，我们要做的就是找出多粒子体系可以处于的基本状态，而这些多粒子基本状态是由单粒子的|0>态和|1>态组合而成的。下面我们来看这些基本状态。
首先，你可以让每一个量子比特都处于自己的|0>态，这时系统整体的状态是所有这n个|0>态的直接乘积（称为“直积”），可以简写为|000…>，狄拉克符号里有n个“0”。
然后，在这个态的基础上，你可以让第一个量子比特变成自己的|1>态，这时系统整体的状态是|100…>，这也是一个直积态。
然后，在|000…>的基础上，你可以让另一个量子比特（比如说第二个）变成自己的|1>态，这时系统整体的状态是|010…>。这样，你可以走遍所有的由n-1个“0”和1个“1”组成的字符串。
然后，在|000…>的基础上，你可以让两个量子比特变成自己的|1>态。这样，你可以走遍所有的由n-2个“0”和2个“1”组成的字符串。
这个过程继续下去，最终你会把所有的量子比特都变成自己的|1>态，得到由n个“1”表示的|111…>这个态。在这个过程中，你得到了所有的由“0”和“1”组成的长度为n的字符串。
这样的态总共有多少个呢？第一位有2种选择，第二位也有2种选择，一直到第n位都是2种选择。所有这些选择乘起来，就是2的n次方种选择。注意是相乘，而不是相加。在高中学过排列组合、二项式定理的同学们，肯定都看明白了吧？
机智如我，早已看穿了一切。
顺便说一下，这样的一个n粒子状态，有可能可以表示成n个单粒子状态的乘积，这时我们称它为“直积态”，但更常见的是不能表示成n个单粒子状态的乘积，这时我们称它为“纠缠态”。作为一个简单的例子，二粒子体系的(|00> + |11>) / √2就是一个纠缠态。你可以试着证明一下，很容易的~
❷ 一个量子位可以存储多少个数据
2的N次方个。
传统计算机使用0和1，量子计算机也是使用0跟1，但与之不同的是，其0与1可同时计算。古典系统中，一个比特在同一时间，不是0，就是1，但量子比特是0和1的量子叠加。这是量子计算机计算的特性。
谷歌计算机科学家的一篇论文声称一种称为量子计算机的创新型新机器已经证明了“量子”的速度。根据该论文，该电脑在三分钟内完成了一项高科技和专业化的计算，而这需要一台普通计算机花费10,000年的时间才能完成。
这项成就可能预示着我们在思维，计算，保护数据以及审讯自然最微妙方面方面的一场革命。
通过利用量子怪异性的性质，这些计算机可以同时进行数以百万计的计算，足以破坏当前牢不可破的代码并解决迄今无法解决的数学难题。
谷歌，IBM，微软和其他公司现在正在设计和构建入门版，甚至将其发布到网上，几乎每个人都可以学习将量子领域付诸实践。普通计算机以一系列为1或0的位存储数据并执行计算。
相比之下，量子计算机使用的量子位可以同时为1和0，至少直到被测量为止，此时它们状态被定义。
❸ 量子比特
在经典图灵机模型中，储存经典信息的基本单位叫做比特。它是一个二进制变量，其数值一般记做二进制的 0 或者 1。一个比特要么是 0，要么是1，正如向空中抛起一枚硬币，那么它落下后要么正面朝上，要么反面朝上。我们用二进制的比特理论上可以储存任何信息，最简单的，像储存十进制整数就可以利用二进制和十进制的转换。3=11， 4=100， 50=110010 等等。当然，非整数也是可以写成二进制的形式，像 5.5=101.1，也就是说任意实数都可以按精度要求用二进制来表示。而在电子学中，很多器件是非常适合二进制表示的，像电压的高低和开关，电容器的带电荷与否等等，都可以来作为一个比特的载体。但在量子世界，一切都发生了改变。一个量子的硬币不仅可以正面或反面朝上，它甚至可以同时正反面都朝上，在你观测它之前。着名的薛定谔的猫就是这个道理，这只猫在开箱子，也就是观测之前，它又是死的又是活的，处于生和死的叠加态 (superposition state)上。正是叠加性这个奇妙的性质引出了量子比特 (quantum bit, qubit) 的概念。
（网络知道里不方便输入公式，更详细的介绍见量子研究网站：quantum-study.com/article/795/21.html）
在物理实现上，原则上具有叠加性质的两态量子系统都适用做qubit。目前的实验室里，像 核磁共振中处于磁场中的自旋 1/2 粒子 (自旋向上和向下)，空腔中的原子的态 (原子的基态和激发态)，超导结之间隧穿的库珀对 (Cooper pairs处于一个结和另外一个结时)，都可以被用作 qubit。当然，如果一个硬币可以同时向上和向下也是可以的，在量子随机行走中我们就会看到这种量子硬币(quantum coin)。
现在我们可以回过头来在看一下经典计算机和量子计算机的差距，这次是存储容量上的。考虑一个简单的情况，我们要储存 45 个自旋 1/2 的粒子，这在量子系统中只是一个很小的体系，只需要 45 个 qubit 就可以实现。但如果我们要用经典计算机完成这个任务，约需要 245 个经典比特，也就是大概4 个 TB 的硬盘！这里有些典型的数据来跟它比较， 4TB 大概是 4000G 或者4000000M，而一部高清蓝光电影大概是 10G，一本书大概是 5M。另外一些比较有意思的数据是，美国国会图书馆的所有藏书总容量大概为160TB 或者说 50 个 qubit，而 2007 年人类所拥有的信息量总和为 2.2 × 109 个 TB，也仅相当于 71 个 qubit 的存储容量。
❹ 量子十问之九：量子也有存储U盘
存储器的功能就是把信息存储起来，直到需要用到的时候再读出。信息的存储是是人类文明传递的重要手段，也是现代信息技术的一个核心环节。伴随着人类历史的发展，信息存储的介质也在不断变化。语言是人类最初的交流方式，大脑是信息存储的最早介质。它使得人类能够持续生存与进化。从语言到文字是人类文明进步的一个转折点，信息可以脱离人本身以文字等形式保存起来并传递下去。人们先后使用过石头雕刻、绳子打结、书本、磁盘、光盘等各种形式的存储器。
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❺ 量子比特是什么对物理学研究有什么影响
我们将与科技谈话者讨论量子计算。
首先，量子计算机何以成为量子计算机。我将让科技谈话者来解释一下。
因此遵循着这两条法则，量子计算机能够迅速地执行计算——极其迅速得计算那些过去被认为是不可能在合理的时间内解决的难题。例如，一台运用恰当算法的量子计算机可以相对轻易地破解牢固的密码。因此我们离用量子计算机取代智能手机还有多远？
科技谈话者：现在还不必担心。目前为止，我们的量子计算机还处于用几个量子比特进行简单计算的阶段。然而，在将来，这将给科技带来一些十分有趣的改变！
总结
所以这就是量子计算。
如果你感到有些疑惑，别担心。即使是在量子计算领域的重要科学家也发现，它无法仅靠直觉来领悟。尼尔斯·玻尔说：“那些第一次听到量子理论而没被震惊的人，可能还没能理解它。”理乍得·费曼说，“我可以很有把握地说还没有人能理解量子力学。”
❻ 量子储存器1量子可以储存多少资源
首先制备两个处于量子纠缠的光子对，一般是通过激光打击特定晶体获得，然后通过量子存储技术把光子对存储下来，量子存储技术现在也还比较局限。在通信中，还通过长距离的信道来发送，比如把光子对发向两个接收点，然后存储；或者光子对中的一个发送到接收点存储，另一个在发射端直接存储等。
❼ 1量子比特是多少g
1G=1024M ，1M=1024KB，1KB=1024字节。
传统计算机使用0和1，量子计算机也是使用0跟1，但与之不同的是，其0与1可同时计算。古典系统中，一个比特在同一时间，不是0，就是1，但量子比特是0和1的量子叠加。这是量子计算机计算的特性。
物理特性：
量子计算机的物理结构是纠缠态原子自身的有序排列，量子比特在系统中表示状态记忆和纠缠态。量子计算是通过对具有量子算法的量子比特系统进行初始化而实现的，这里的初始化指的是把系统制备成纠缠态的一些先进的物理过程。
在两态的量子力学系统中量子比特用量子态来描述，这个系统在形式上与复数范围内的二维矢量空间相同。两态量子力学系统的例子是单光子的偏振，这里的两个状态分别是垂直偏振光和水平偏振光。
❽ 量子计算机工作原理
量子计算机的工作原理：
量子计算机是一种基于量子理论而工作的计算机。追根溯源，是对可逆机的不断探索促进了量子计算机的发展。量子计算机装置遵循量子计算的基本理论，处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法。1981年，美国阿拉贡国家实验室的Paul Benioff最早提出了量子计算的基本理论。
1、量子比特
经典计算机信息的基本单元是比特，比特是一种有两个状态的物理系统，用0与1表示。在量子计算机中，基本信息单位是量子比特（qubit），用两个量子态│0>和│1>代替经典比特状态0和1。量子比特相较于比特来说，有着独一无二的存在特点，它以两个逻辑态的叠加态的形式存在，这表示的是两个状态是0和1的相应量子态叠加。
2、态叠加原理
现代量子计算机模型的核心技术便是态叠加原理，属于量子力学的一个基本原理。一个体系中，每一种可能的运动方式就被称作态。在微观体系中，量子的运动状态无法确定，呈现统计性，与宏观体系确定的运动状态相反。量子态就是微观体系的态。
3、量子纠缠
量子纠缠：当两个粒子互相纠缠时，一个粒子的行为会影响另一个粒子的状态，此现象与距离无关，理论上即使相隔足够远，量子纠缠现象依旧能被检测到。因此，当两粒子中的一个粒子状态发生变化，即此粒子被操作时，另一个粒子的状态也会相应的随之改变。
4、量子并行原理
量子并行计算是量子计算机能够超越经典计算机的最引人注目的先进技术。量子计算机以指数形式储存数字，通过将量子位增至300个量子位就能储存比宇宙中所有原子还多的数字，并能同时进行运算。函数计算不通过经典循环方法，可直接通过幺正变换得到，大大缩短工作损耗能量，真正实现可逆计算。
(8)量子比特能存储量扩展阅读：
量子计算机的难点：
1、量子消相干
量子计算的相干性是量子并行运算的精髓，但在实际情况下，量子比特会受到外界环境的作用与影响，从而产生量子纠缠。量子相干性极易受到量子纠缠的干扰，导致量子相干性降低，也就是所谓的消相干现象。实际的应用中，无法避免量子比特与外界的接触，量子的相干性也就不易得到保持。所以，量子消相干问题是目前需要解决的重要问题之一，它的解决将在一定程度上影响着量子计算机未来的发展道路。
2、量子纠缠
量子作为最小的颗粒，遵守量子纠缠规律。即使在空间上，量子之间可能是分开的，但是量子间的相互影响是无法避免的。介于此，量子纠缠技术被联想到量子信息的传递领域。在一定意义上，利用量子之间飞快的交流速度从而实现信息的传递。
3、量子并行计算
量子计算机独特的并行计算是经典计算机无法比拟的重要的一点。同样是一个n位的存储器，经典计算机存储的结果只有一个。但是量子计算机存储的结果可达2n。其并行计算不仅在存储容量上远超越了后者，而且读取速度快，多个读取和计算可同时进行。正是量子并行计算的重要性，它的有效应用也成为了量子计算机发展的关键之一。
4、量子不可克隆
量子不可克隆性，是指任何未知的量子态不存在复制的过程，既然要保持量子态不变，则不存在量子的测量，也就无法实现复制。对于量子计算机来说，无法实现经典计算机的纠错应用以及复制功能。
❾ 量子计算机——人类技术的极限
从我们的历史来看，人类的科技大都建立在脑、火与尖锐的棒子上。当火和尖锐棒状物变成发电厂和核武器时，脑的大进化已经开始发生。自从1960年代来，电脑的运算能力呈献指数性的成长，使得电脑愈来愈小，同时愈来愈强大。但是演化已经快碰到了物理上的极限，电脑元件尺寸正在趋近于原子的大小。为了说明这为什么是个问题，我们必须要先讲解一些基本知识。
在某些领域它们是非常优越的，其中之一就是数据库搜寻。一般电脑再数据库中搜寻可能要搜寻每一份资料，量子算法只需要原来运算时间开根号的时间，这在大型数据库上会有着极大的差距。
量子计算机中最着名的用法就是破解信息安全机制，现在你浏览的银行邮件还是被加密系统给保护着，借由你给其它使用者不同组的公钥，来加密只有你能解密的讯息。问题是拿到公钥的人可以计算出你的密钥。幸运的是，使用一般的电脑必须花上数年运算，不断地尝试错误才有办法解开。但对于量子计算机，由于运算速率是呈指数的增加，这可能只是小菜一碟。
另一个着名的用法就是当作模拟器。模拟量子世界非常地消耗资源，甚至是一些巨大的结构体，例如分子结构。它们通常缺乏精准度，所以为何不用真实的量子计算机来模拟量子物理环境呢？模拟量子环境可能让我们更了解蛋白质的组成，这将给我们的医学带来革新。目前我们并不清楚量子计算机会个是专门用途的工具，还是为人类带来重大革新。我们还不清楚科技的极限在哪里，但只有一种方法可以找出答案。
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