在经典图灵机模型中,储存经典信息的基本单位叫做比360问答特。它是一个二进制变量,其数值由把一庆一般记做二进制的0或者1。一个比特要么是0,要么是令动派候呢识握数1,正如向空中抛起一枚硬币,那么它落下后要么正面朝上,要么反督苗饭呢觉才妒面朝上。我们用二进制的比特理论上可以储存任何信息,最简单的,像储存十进制整数国异就可以利用二进制和十进制的转换。3=11,4=100,50=110010等等。当便即师事学距江拿然,非整数也是可以写成二进制的形式,像5.5=101.1,也就是说任意实数都可以按精度要求用二进制来这民表示。而在电子学中,很多器件是非常适合二进制表示的,像电压的高低和开关,电容器的带电荷与否等等,都可以来作为一个比特的载体。但在量子世界,一切都发生了改变。一个量子的硬币不仅可以正面或反面朝上,它甚至可以同时正饭伟散吃海紧故变怕反面都朝上,在你观测它之前。著名的薛定谔的猫就是这个道理,这只猫在开箱子,也就是观测之前,它又是死的又是活的,处于生和死的右功叠加态(superpositionstate)上。正是叠加性这个奇妙的李子左达硫降变下林见性质引出了量子比特(quantumbit,qubit)的概念。
(百度知道里不方便输入公式,更详细的介绍见量子研究网站:频穿船同运使极绝曾讲开***.com/arti聚至深且场陈球略行电眼cle/795/21.html)
在物理实现上,原则上具有叠加性质的两态量子系滑块统都适用做qubit。目前的实验室里,像核磁共振中处于磁场中的自旋1/2粒子(自旋向上和向下),空腔中的原子的态(原子的基态和激发态),超导结之间隧穿的库珀对(Cooperpairs处于一个结和另外一个结时),都可以被用作qubi略t。当然,如果一个硬币可以同时向上和向下也是可以的,在量子管主宁验附久波密才技虽随机行走中我们就会看到这种量子背硬币(quantum势种即给林职延卷coin)。
现在我们可以回过头来在看一下经典计算机和量子计算机的差距,这次是存储容量上的。银宗味考虑一个简单的情况,我们要储存45个自旋1/2的粒子,这在量子系统中只是一个很小的体系,只需要45个qubit就可以实现。但如果我们要用经典计算机完成这个任务,约需要245个经典比特,也就是大概4个TB的硬盘!这里有些典型的数据来跟它比较,4TB大概是4000G或者4000000M,而一部高清蓝光电影大概是10G,一本书大概是5M。另外一些比较有意思的数据是,美国国会图书馆的所有藏书总容量大概为160TB或者说50个qubit,而2007年人类所拥有的信息量总和为2.2×109个TB,也仅相当于71个qubit的存储容量。