术语表
量子计算 · 术语表
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基础概念
量子比特（qubit）
量子信息的基本单位：二维复向量空间中的单位向量，可处于 |0⟩ 与 |1⟩ 的叠加。见 kp-001。
叠加（superposition）
线性组合态：若 |0⟩、|1⟩ 合法，则 α|0⟩+β|1⟩（归一化后）也合法；与经典随机混合的区别在相位。见 kp-002。
干涉（interference）
复振幅的构造性/相消叠加；量子加速的机制层来源。见 kp-003。
纠缠（entanglement）
复合态不可写成各部分张量积的性质，如 Bell 态。见 kp-004、kp-009。
测量与坍缩（measurement, collapse）
以 |振幅|² 概率得到经典结果并把态投影到对应基矢。见 kp-005。
不可克隆定理（no-cloning theorem）
未知量子态不可被完美复制；量子密码与纠错设计的公理级前提。见 kp-005。
Bloch 球（Bloch sphere）
单量子比特纯态的几何表示：北极 |0⟩、南极 |1⟩、赤道为等幅叠加。见 kp-001。
数学语言
狄拉克符号（Dirac notation）
|ψ⟩ 表列向量（ket），⟨φ| 表共轭转置行向量（bra），⟨φ|ψ⟩ 为内积。见 kp-007。
内积与正交（inner product, orthogonality）
⟨u,v⟩=Σuᵢ*vᵢ；内积为零即正交，对应测量的互斥结局。见 kp-006。
酉算符（unitary operator）
满足 U†U=I 的矩阵，保概率、可逆；量子门的数学身份。见 kp-008。
厄米算符（Hermitian operator）
A†=A，本征值实；可观测量的数学身份。见 kp-008。
投影算子（projector）
P=|b⟩⟨b|，满足 P²=P；测量公设的代数形式。见 kp-005、kp-008。
张量积（tensor product）
复合系统的态空间组合规则：ℂ²⊗ℂ²=ℂ⁴，n 比特 2ⁿ 维。见 kp-009。
密度矩阵（density matrix）
ρ=Σpᵢ|ψᵢ⟩⟨ψᵢ|，描述混合态；退相干的语言。见 kp-020。
门与线路
Hadamard 门（H gate）
在 |0⟩/|1⟩ 与 |+⟩/|−⟩ 间换基的自逆门；制造叠加的标准工具。见 kp-010。
相位门（Z/S/T）
只改相对相位不改概率的对角门族；S²=Z、T²=S。见 kp-010。
CNOT / 受控门（CNOT, controlled-U）
以控制位为条件对目标位执行操作；最小的纠缠制造工具。见 kp-011。
通用门集（universal gate set）
可逼近任意酉变换的固定门集合，如 {H,T,CNOT}。见 kp-012。
Clifford 门
H、S、CNOT 生成的门层；仅含它的电路可经典高效模拟（Gottesman–Knill）。见 kp-012。
T 门 / 魔法态（T gate, magic state）
非 Clifford 的相位门；容错语境下通用性的关键且昂贵的资源。见 kp-012、kp-025。
线路宽度与深度（width, depth）
比特数与关键路径门数；对应硬件需求与运行时长。见 kp-013。
编译 / transpile
把算法线路翻译到设备原生门集与拓扑（含 SWAP 插入）的过程。见 kp-013、kp-030。
算法
预言机 / 黑箱（oracle）
把函数封装成可调用酉门 Uf 的查询模型。见 kp-015。
相位回踢（phase kickback）
把函数值写进 (−1)^{f(x)} 相位的技巧；几乎一切量子算法的引擎。见 kp-015。
量子傅里叶变换（QFT）
计算基上的离散傅里叶变换的酉版本，O(n²) 门可实现；Shor 与相位估计的发动机。见 kp-016。
相位估计（phase estimation）
用 QFT 反演出 U 的本征相位的子程序。见 kp-016、kp-027。
振幅放大（amplitude amplification）
Grover 算法的推广框架：翻相位 + 扩散反射，每轮把目标振幅旋转 2θ。见 kp-018。
VQE / QAOA
变分框架下的化学求基态与组合优化算法：浅量子线路 + 经典优化器。见 kp-019。
硬件
退相干（decoherence）
与环境纠缠导致相干性丧失；T₁（弛豫）与 T₂（失谐）刻画。见 kp-020。
保真度（fidelity）
实际操作与理想操作的符合程度；双比特门错误率是跨路线比较的关键指标。见 kp-020、kp-026。
transmon
超导路线的标准量子比特设计：约瑟夫森结 + 大电容，弱化电荷噪声。见 kp-021。
稀释制冷机（dilution refrigerator）
把超导芯片冷却到约 10–15 mK 的装置。见 kp-021。
声子总线 / Mølmer–Sørensen 门
离子阱借助集体振动模式实现全连接双比特门的机制。见 kp-022。
玻色采样（boson sampling）
线性光学网络对光子输出的采样任务；专用优越性的载体。见 kp-023。
里德堡阻塞（Rydberg blockade）
高激发态原子抑制邻居激发的效应；中性原子的双比特门机制。见 kp-024。
光镊（optical tweezers）
可编程聚焦光阱；中性原子阵列的排布与重构工具。见 kp-024。
纠错与容错
校验子（syndrome）
稳定子测量的结果；指示错误位置而不泄露编码信息。见 kp-025。
表面码（surface code）
二维近邻连接的高阈值稳定子码；超导路线的容错主方案。见 kp-025。
码距（code distance）
码的抗错能力参数；逻辑错误率按 (p/p_th)^{(d+1)/2} 下降。见 kp-025。
阈值定理（threshold theorem）
物理错误率低于阈值时，纠错可把逻辑错误率压到任意低。见 kp-025。
逻辑量子比特（logical qubit）
纠错编码后的有效比特；"逻辑优于物理"是容错里程碑。见 kp-025、kp-026。
量子体积（quantum volume）
机器可成功跑完的最大方形随机线路宽度 n，记 2ⁿ 的系统级基准。见 kp-026。
NISQ
含噪声中等规模量子（Noisy Intermediate-Scale Quantum）时代，Preskill 2018 年提出。见 kp-020、kp-031。
安全与产业
BB84
首个量子密钥分发协议（1984）；安全基于不可克隆与测量扰动。见 kp-029。
后量子密码（PQC）
运行于经典计算机、基于抗量子数学难题的密码体系；NIST 2024 年定稿首批标准。见 kp-029。
先存后解（harvest now, decrypt later）
敌手截存密文待量子机成熟后解密的威胁模型。见 kp-029。
量子优越性 / 量子霸权（quantum advantage / supremacy）
专用任务上超越最强经典基线的主张；术语与结论都随经典追赶动态演化。见 kp-032。