量子计算术语表

2021/5/15

本文内容

伴随

某个操作的复共轭转置。 对于实现幺正算子的操作，伴随是该操作的逆操作，用剑号表示。 例如，如果操作 U 表示幺正算子 U$$，则 Adjoint U 表示 $U^\dagger$。 有关详细信息，请参阅函子应用。

辅助

一个量子比特，用作量子计算机的临时内存，可根据需要分配和取消分配。 有关详细信息，请参阅多个量子比特。

响铃状态

两个量子比特的四个特定最大纠缠量子状态之一。 这四种状态的定义为：$\ket{\beta_{ij}} = (\mathbb{I} \otimes X^iZ^j) (\ket{00} + \ket{11}) / \sqrt{2}$。 响铃状态也称为 EPR 对。

布洛赫球

以三维单位球体中的一个点表示的单个量子比特量子状态的图形表示。 有关详细信息，请参阅使用布洛赫球将量子比特和变换可视化。

可调用

Q# 语言中的某个操作或函数。

有关详细信息，请参阅 Q# 程序

克利福德群

一组操作，占用布洛赫球的八分圆并影响泡利算符的排列。 这些操作包括 $X$、$Y$、$Z$、$H$ 和 $S$。

受控

一种量子操作，将一个或多个量子比特用作目标操作的启用程序。 有关详细信息，请参阅函子应用。

狄拉克表示法

简化量子状态表示形式的符号简写，也称为 bra-ket 表示法。 bra 部分表示行向量，例如 $\bra{A} = \begin{bmatrix} A{_1} & A{_2} \end{bmatrix}$；ket 部分表示列向量，例如 $\ket{B} = \begin{bmatrix} B{_1} \\ B{_2} \end{bmatrix}$。 有关详细信息，请参阅狄拉克表示法。

特征值

给定变换的特征向量的量值随变换的应用而更改的因子。 如果给定正方形矩阵 M$$ 和特征向量 v$$，则 Mv$ = cv$，其中 c$$ 为特征值，并且可以是任意参数的复数。 有关详细信息，请参阅高级矩阵概念。

特征向量

一个向量，其方向不会因给定变换改变，并且其量值由与该向量的特征值对应的因子更改。 如果给定正方形矩阵 M$$ 和特征值 c$$，则 Mv$ = cv$，其中 v$$ 为矩阵的特征向量，并且可以是任意参数的复数。 有关详细信息，请参阅高级矩阵概念。

纠缠

可以连接或 纠缠 的量子粒子(例如量子比特)，因而无法相互独立说明。 即使它们相隔的距离无限远，其测量结果也是相关的。 纠缠对于测量量子比特的状态至关重要。 有关详细信息，请参阅高级矩阵概念。

EPR 对

两个量子比特的四个特定最大纠缠量子状态之一。 这四种状态的定义为：$\ket{\beta_{ij}} = (\mathbb{1} \otimes X^iZ^j) (\ket{00} + \ket{11}) / \sqrt{2}$。 EPR 对也称为响铃状态。

演化

量子状态随时间变化的方式。 有关详细信息，请参阅矩阵指数。

函数

Q# 语言中一种纯确定性的子例程类型。 在量子算法中使用函数时，它们无法作用于量子比特或调用操作。 有关详细信息，请参阅 Q# 程序

门

根据经典逻辑门的概念，这是某些本征量子操作的传统术语。 根据经典逻辑线路的类似概念，量子线路是门网络。

全局相

如果两个状态的最大值为复数 $e^{i\phi}$ 的倍数，则认为它们的全局相不同。 与局部相不同，全局相不能通过任何度量进行观察。 有关详细信息，请参阅量子比特。

Hadamard

哈达玛操作(也称为哈达玛门或变换)作用于单个量子比特，并且如果量子比特最初处于 $\ket{0}$ 状态，则将其放入 $\ket{0}$ 或 $\ket{1}$ 的一个偶数叠加。 在 Q# 语言中，该操作由预定义的 H 操作应用。

不可变

一种无法更改值的变量。 Q# 中的不可变变量使用 let 关键字创建。 要声明可以更改的变量，请使用 mutable 关键字声明，并使用 set 关键字修改值。

度量

操作量子比特(或量子比特集)可产生观察结果，实际上将获得经典比特。 有关详细信息，请参阅量子比特。

可变

一种创建后可更改值的变量。 Q# 语言中的可变变量使用 mutable 关键字声明，并使用 set 关键字修改值。 使用 let 关键字创建的变量是不可变变量，无法更改其值。

命名空间

相关名称(例如，操作、函数和用户定义类型)的集合的标签。 例如，命名空间 Microsoft.Quantum.Preparation 标记标准库中定义的所有符号，有助于准备初始状态。

操作

Q# 语言中量子计算的基本单位。 它基本相当于 C、C++ 或 Python 中的函数，或 C# 或 Java 中的静态方法。 有关详细信息，请参阅 Q# 程序。

Oracle

在运行时向量子算法提供与数据相关的信息的子例程。 通常，目标是提供与叠加中的输入对应的输出的叠加。 有关详细信息，请参阅 Oracle。

偏函数应用

不提供所有必需输入即调用某个函数或操作。 这将返回一个新的可调用对象，并且仅在未来应用时才需要提供缺少的参数(由下划线表示)。 有关详细信息，请参阅偏函数应用。

泡利算子

一组三个 2 x 2 幺正矩阵，分别称为 X、Y 和 Z 量子操作。 该矩阵集中通常也包含单位矩阵 I$$。 I$ = \begin{bmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{bmatrix}$、X$ = \begin{bmatrix} 0 & 1 \\ 1 & 0 \end{bmatrix}$、Y$ = \begin{bmatrix} 0 & -i \\ i & 0 \end{bmatrix}$、Z$ = \begin{bmatrix} 1 & 0 \\ 0 & -1 \end{bmatrix}$。 有关详细信息，请参阅单个量子比特操作。

量子线路图

一种以图形方式表示简单量子程序的门序列的方法，例如

.

有关详细信息，请参阅量子线路。

量子库

用于创建 Q# 程序的操作、函数和用户定义类型的集合。 默认情况下，标准库已安装。 其他可用库是化学库、数字库和机器学习库。

量子状态

可以从中提取度量概率的孤立量子系统的精确状态。 在量子计算中，量子模拟器使用此信息模拟量子比特如何对操作做出响应。 有关详细信息，请参阅量子比特。

量子比特

量子信息的基本单位，类似于经典计算中的比特。 有关详细信息，请参阅量子比特。

重复直到成功

量子算法中常用的概念，包括重复应用计算直到满足特定条件。 如果不满足条件，通常需要先修正，然后进入下一个迭代来重试。 有关详细信息，请参阅 Q# 用户指南。

标准库

在安装过程中与 Q# 编译器一起安装的操作、函数和用户定义类型。 对于目标计算机，标准库实现是不可知的。 有关详细信息，请参阅标准库。

叠加

量子计算中的概念，量子比特是两种状态($\ket{0}$ 和 $\ket{1}$)的线性组合，直到得到测量为止。 有关详细信息，请参阅了解量子计算。

目标计算机

一种编译目标，可以将抽象量子程序编译为底层硬件或模拟代码。 这通常包括出于多种目的而重写代码，包括门替换、纠错编码、几何布局等。 有关详细信息，请参阅量子模拟器和主机应用程序。

隐形传送

一种方法，在物理上不移动量子比特的情况下，使用纠缠和度量重新生成量子比特从一个位置到另一个位置的数据或量子状态。 有关详细信息，请参阅 Quantum Katas 上的量子线路和相应的 kata。

Tuple

逗号分隔值的集合，用作单个值。 元组的类型由元祖包含的值的类型定义。 在 Q# 语言中，元组是不可变的，但可以嵌套，包含数组或在数组中使用。 有关详细信息，请参阅元组。

幺正算子

一种算子，其倒数等于伴随数，例如 $UU^{\dagger} = \id$。

用户定义类型

一种自定义类型，可能包含一个或多个命名项或匿名项。 有关详细信息，请参阅 [类型声明]microsoft.quantum.qsharp.typedeclarations#type-declarations)。