qubit和bit之间的差异可以用一个简单的代码示例来解释吗？

Question

我只知道你可以玩量子计算的地方是google quantum playground和ibm's quantum experience。虽然第一个使用qscript和第二个qasm语言（这很容易学习），但它们的用法与常规编程（除少数特定功能外）没有多大区别。以下是维基百科的解释：

一个量子位与经典位有一些相似之处，但总体而言非常不同。量子位的测量有两种可能的结果 - 通常是0和1，就像一点一样。不同之处在于，尽管一个比特的状态是0或1，但量子比特的状态也可以是两者的叠加。可以在一个量子比特中完全编码一个比特。然而，量子位可以容纳更多信息，例如，使用超密码编码最多两位。

对于一个有n个元件的系统，在经典物理学中它的状态的完整描述只需要n位，而在量子物理中它需要2^n-1个复数。

哪个或多或少明确。但如何用代码示例显示？

Answer 1

下面是一些经典代码，翻转硬币，数你有多少头获得：

def coin_count(): 
    bit = False 
    counter = 0 
    for _ in range(500): 
     bit ^= random() < 0.5 # False → 50% False, 50% True 
           # True → 50% False, 50% True 
     if bit: 
      counter += 1 
    return counter 

如果你运行这段代码很多次，并进行了直方图，其结果将是大约Binomial distribution：

现在这里是一些伪代码，基本上是一样的东西，except the coin is replaced by a qubit。我们通过对其应用Hadamard操作来“翻转量子位”。

def hadamard_coin_count(): 
    qubit = qalloc() 
    counter = 0 
    for _ in range(500): 
     apply Hadamard to qubit # |0⟩ → √½|0⟩ + √½|1⟩ 
           # |1⟩ → √½|0⟩ - √½|1⟩ 
     if qubit: # (not a measurement; controls nested operations) 
      counter += 1 # (happens only in some parts of the superposition) 
    return measure(counter) # (note: counter was in superposition) 

做了很多次，绘制出的分布，你会得到something very different：

显然，这些代码片段，尽管他们表面的相似性做的非常不同的事情。量子行走不像古典随机游走一样。这种差异在一些算法中很有用。