量子位

簡介

量子比特（又稱為Q比特、qubit），在量子信息學中是量子信息的計量單位。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。

具有量子特性的系統（通常為雙態系統，如自旋1/2粒子），選定兩個相互正交的本徵態，分別以

（采狄拉克標記右括向量表示）和{\displaystyle |1\rangle }代表。當對此系統做投影式量子測量時，會得到的結果必為這兩個本徵態之一，以特定機率比例出現。此外，這兩個本徵態可以複數係數做線性疊加得到諸多新的量子態

而從量子力學得知，這些線性疊加態

的兩個複數係數，必須要求各自絕對值平方相加之和為1，也就是：

因為

即要求總機率要是1。

兩個本徵態

、

及無限多種線性疊加態

，集合起來就代表了一個量子比特；各態皆屬純態。

和（古典）比特“非0即1”有所不同，量子比特可以“又0又1”的狀態存在，所謂“又0又1”即上述無限多種

組合的線性疊加態。這特性導致了量子平行處理等現象，並使量子計算套用在某些課題上顯著地優於古典計算，甚至可進行古典計算無法做到的工作。

量子比特通常會採用一種幾何表示法將之圖像化，此表示法稱之為布洛赫球面。

量子三元（qutrit）是量子比特的推廣，有些套用採取之。量子三元以狄拉克標記右括向量表示可寫為

、

。一個自旋為1的粒子，其自旋自由度有三，所對應的本徵值為+1, 0, -1，此粒子即可用作量子三元。