什麼是量子疊加
量子位元等量子系統，處於把 |0⟩ 與 |1⟩ 等多個狀態以複數振幅相加而成的狀態。量測時會以機率得到其中一個結果，振幅的相位差異則會經由干涉影響結果。
日文名稱: 量子重ね合わせ
「量子疊加」出現在1領域的10道練習題中（量子電腦硬體等）。
這個名詞所屬的領域: 量子電腦硬體
練習量子疊加的題目
以對準共振頻率的微波脈衝旋轉量子位元時，拉比頻率（在 |0⟩ 與 |1⟩ 之間往返 1 次的頻率）為 10 MHz。從 |0⟩ 產生 |0⟩ 與 |1⟩ 振幅大小相等之疊加態的 π/2 脈衝，長度為下列何者？
- A25 ns
- B50 ns
- C100 ns
查看答案與解析
正確答案：A. 25 ns
持續照射微波時，處於 |1⟩ 的機率會以 sin²(Ωt/2)（Ω = 2π × 10 MHz）振盪，往返 1 次的週期為 1 ÷ 10 MHz = 100 ns。旋轉角 Ωt 成為 π/2 的時間為 t = 25 ns，此時處於 |1⟩ 的機率為 50%。旋轉角為 π（50 ns）時是使 |0⟩ 與 |1⟩ 互換的 X 閘（π 脈衝），為 2π（100 ns）時則回到原本的 |0⟩。旋轉角由脈衝的振幅與長度決定，因此微波振幅或時間的誤差，會直接成為邏輯閘的錯誤。
解析中的「量子疊加」
疊加並不是「0 與 1 之間的值」，量測得到的一定是 0 或 1 其中之一。
關於量子位元的敘述，下列何者正確？n 個量子位元的狀態，是從 |00…0⟩ 到 |11…1⟩ 共 2ⁿ 種基底狀態的疊加，每一種各有 1 個機率振幅。
要表示由 10 個量子位元組成之系統的一般狀態，需要多少個機率振幅（複數）？這個狀態是 |00⟩ 與 |11⟩ 的疊加，不含 |01⟩ 或 |10⟩ 的成分，因此 2 個量測結果一定一致。
2 個量子位元處於 (|00⟩ + |11⟩)/√2 的量子糾纏態時，下列敘述何者正確？作用在疊加態 α|0⟩ + β|1⟩ 上時，振幅互換成為 β|0⟩ + α|1⟩。
單量子位元 X 閘的作用，下列何者正確？H 閘常用於量子演算法的開頭，用來產生所有基底狀態的等量疊加。
對處於 |0⟩ 的量子位元作用 1 次阿達瑪（H）閘後再量測，得到 1 的機率為下列何者？
出現「量子疊加」的題目（10題）
- 以對準共振頻率的微波脈衝旋轉量子位元時，拉比頻率（在 |0⟩ 與 |1⟩ 之間往返 1 次的頻率）為 10 MHz。從 |0⟩ 產生 |0⟩ 與 |1⟩ 振幅大小相等之疊加態的 π/2 脈衝，長度為下列何者？
- 關於量子位元的敘述，下列何者正確？
- 要表示由 10 個量子位元組成之系統的一般狀態，需要多少個機率振幅（複數）？
- 2 個量子位元處於 (|00⟩ + |11⟩)/√2 的量子糾纏態時，下列敘述何者正確？
- 單量子位元 X 閘的作用，下列何者正確？
- 對處於 |0⟩ 的量子位元作用 1 次阿達瑪（H）閘後再量測，得到 1 的機率為下列何者？
- 對 2 量子位元的 |00⟩（左邊為第 1 個量子位元），先對第 1 個作用 H 閘，接著作用以第 1 個為控制位元、第 2 個為目標位元的 CNOT 閘。得到的狀態為下列何者？
- 量子錯誤更正無法直接採用古典錯誤更正那種「把同一份資料複製 3 份再取多數決」的方法，其理由下列何者正確？
- 關於量子位元的能量弛豫時間 T1，下列敘述何者正確？
- 量子位元的相位弛豫時間 T2 與能量弛豫時間 T1 的關係，下列何者正確？