學過電子基礎的都應該知道，”0“表是低電平，“1”表示高電平。那麼我在計算機科學的基本概念裡會有比特這個詞，也就是在一個系統裡只有兩種可能的狀態，一般用“0”和“1”來表示。例如我們家裡的電燈開關。但在量子力學中，情況出現了本質的不同。量子力學有一條基本原理叫做“疊加原理”：如果兩個狀態是一個體系允許出現的狀態，那麼它們的任意線性疊加也是這個體系允許出現的狀態。
那我們下家來看看什麼叫做“狀態的線性疊加”，為了說清楚這一點，最方便的辦法是用一種數學符號表示量子力學中的狀態，就是在一頭豎直一頭尖的括號“|>”中填一些表示狀態特徵的字符。這種符號是英國物理學家狄拉克發明的，稱為“狄拉克符號”。在量子信息中，經常把兩個基本狀態寫成|0>和|1>。而|0>和|1>的線性疊加，就是a|0> + b|1>，其中a和b是兩個數。“線性”意味著用一個數乘以一個狀態，“疊加”意味著兩個狀態相加，所以“線性疊加”就是把兩個狀態各自乘以一個數後再加起來。疊加原理說的是：如果一個體系能夠處於|0>和處於|1>，那麼它也能處於任何一個a|0> + b|1>，這樣的狀態稱為“疊加態”。這裡a和b可以取任何數，對它們唯一的限制，就是它們的絕對值的平方和等於1，即|a|2+ |b|2 = 1。疊加原理乍看起來完全和常識相反。假如用|0>代表你在北京喝茶，|1>代表你在巴黎喝茶，那麼(|0> + |1>)/√2就意味著你同時在北京與巴黎喝茶！這種狀態怎麼可能存在呢？但量子力學的一切實驗結果都表明，疊加原理是正確的，是一條必不可少的基本原理，至少在微觀世界中是如此。一個電子確實可以“同時位於兩個地方”（這句話實際的意思，要到下一節講“測量”時才能完全明白）。至於宏觀世界裡為什麼沒見過一個人同時位於兩處，那是另一個深奧的問題，我們在這裡就不做進一步的討論。
在疊加原理的框架下，經典的比特變成了“量子比特”。也就是說，這個體系的狀態不是隻能取“0”或取“1”了，而是可以取任意的a|0> + b|1>狀態，例如(|0> + |1>)/√2、(|0> - |1>)/√2、(|0> + √3|1>)/2、(√3|0> - |1>)/2等等。從兩個選擇到無窮多個選擇，這是個巨大的擴展。顯然，一個量子比特包含比一個經典比特大得多的信息量。量子計算機就是在這樣的基礎上研發的。量子計算機的輸入態和輸出態為一般的疊加態。迄今為止，世界上還沒有真正意義上的量子計算機。但是世界各地的許多實驗室正在以巨大的熱情追尋著這個夢想。如何實現量子計算，方案並不少，問題是在實驗上實現對微觀量子態的操縱確實太困難了。
科普文章枯燥無味，也有許多跟別的文章的共同性，所以大家看看能理解就好。沒必要雞蛋裡挑骨頭。這種文章基本沒什麼人喜歡看，我也不是為了掙錢，只是讓有部分想學習的人有個參考而已。大家共同進步。
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