背景和问题陈述。在量子计算机中,量子比特是基本单位,类似于经典比特。量子比特状态 ( | Ψ ⟩ ) 可以表示为两个基态的叠加:| 0 ⟩ 和 | 1 ⟩ 。更正式地说,| Ψ ⟩ = a | 0 ⟩ + b | 1 ⟩ ,其中 a 和 b 是复数,满足 ∥ a ∥ 2 + ∥ b ∥ 2 = 1。由于量子比特的量子物理行为,在测量时,这种叠加会崩溃,并且量子比特要么处于状态 | 0 ⟩(概率为 ∥ a ∥ 2 ),要么处于状态 | 1 ⟩(概率为 ∥ b ∥ 2 )。可以在计算机上对一组量子比特依次执行多个操作来运行量子算法。在完成量子算法的执行后,测量所有量子比特的量子比特状态并分析输出。量子比特操作称为量子操作,有三种类型:1 量子比特门、2 量子比特门和读出。1 量子比特门对单个量子比特进行操作并改变量子比特的叠加状态。2 量子比特门