正文
量子计算机术语
量子态
在量子物理中，量子态描述了一个孤立系统的状态，包含了系统所有的信息。 如根据玻恩的波函数统计解释，只要知道了系统量子态的信息，就能给出对系统进行测量的结果。 量子态包括纯态和混态。
量子寄存器
量子比特的集合称为量子寄存器、量子比特，就是两态量子体系，具有双态，超高速运算效率。
一个 ñ 大小量子寄存器是一个包括以下内容的量子系统 ñ 量子比特。
量子门
量子门（或量子逻辑门）在量子计算和特别是量子线路的计算模型里面是一个基本的，操作一个小数量量子比特的量子线路。它是量子线路的基础，就像传统逻辑门跟一般数字线路之间的关系。
与多数传统逻辑门不同，量子逻辑门是可逆的。然而，传统的计算可以只使用可逆的门表示。举例来说，可逆的Toffoli门可以实做所有的布尔函数。这个门有一个直接等同的量子门，也因此代表量子线路可以模拟所有传统线路的操作。
量子逻辑门使用酉矩阵表示。就像传统的逻辑门一样，它们是针对一个或两个比特进行操作，常见的量子逻辑门也是针对一个或两个量子比特进行操作。这也代表这一些量子门可以使用 2 × 2 或者 4 × 4 的酉矩阵表示。
ps酉矩阵=幺正矩阵
量子总线
一种 量子总线 是一种可用于在独立的计算机之间存储或传输信息的设备， 量子比特在一个量子计算机内将两个量子比特组合成一个量子叠加。量子总线是量子通信中的专属信道
量子电路
在抽象概念下，对于量子资讯储存单元（例如量子比特）进行操作的线路。组成包括了于量子资讯储存单元、线路（时间线），以及各种逻辑门；最后常需要量子测量将结果读取出来。
实际上在以物理系统实践量子计算机时，需要透过转换，成为实际上的操作方式。例如在核磁共振量子电脑，就需要转换成射频，或者射频搭配梯度磁场的磁振脉冲序列。不同于传统电路是用金属线所连接以传递电压信号或电流信号；在量子线路中，线路是由时间所连接，亦即量子比特的状态随着时间自然演化，过程中是按照汉密顿算符的指示，一直到遇上逻辑门而被操作。
临时量子
在许多量子比特系统中，通常需要分配和解除分配用作量子计算机的临时内存的量子比特。 这种量子比特称为“辅助”。可根据需要分配和取消分配。
DiVinecnzo 标准(简化版）
虽然拥有几个比特的量子计算机，在物理系统上可以被实现，但是想要制造出能有效工作的的量子计算机对当前的科学研究来说仍然是一个不小的挑战。2000年DiVincenzo 提出了5条标准（即DiVincenzo criteria），只有满足这5条标准的物理体系才有望构建出可行的量子计算机。
表征量子比特
首先，我们需要一个由多比特组成的，用来存储信息的量子寄存器。在经典计算机中同样也需要这样一个存储器。在量子体系中，一种能够物理上实现量子比特的最简单的方式，莫过于利用二能级物理体系。例如：电子自旋、自旋为1/2的原子核，或者光子系统中的两个相互正交的极化态（水平方向和垂直方向）都是可以作为量子比特。我们也可以采用二维子空间体系，如基态和第一激发态。及多维度的希尔伯特空间，如原子的能级。
在我们后续的讨论中，我们需要特别注意的是要避免态泄露到其他希尔伯特空间中去。无论在何种情况，两个态矢都要能够被确定为基矢，|0>/|1>
在希尔特空间中单比特态通常可以写成如下形式：∣ φ > = α ∣ 0 > + β ∣ 1 > |φ>=α|0>+β|1>∣φ>=α∣0>+β∣1>,其中两系数要满足归一化条件。一个多比特态，可以在其对应的态矢的直积下进行展开。每一个比特都是独立开的，甚至可以扩展到更多数目比特上。比特的二维矢量空间可以推广到三维（对应Qutrit）,更为一般的讲，可以推广的n-维（对应Qudit）.一个系统也许由不同类型的量子比特组成。
量子态初始化至初始态
假设你无法重置你的电脑（经典计算机），即使电脑处理过程都是非常正确，你也绝不会相信电脑的某些计算结果。因此初始化对于经典计算机和量子计算机来说都是一个重要的部分。
所以我们需要通过合适的门操作等，把系统变换（制备）到我们想要的初态上。
对于一些已经实现了物理体系，例如核磁共振体系，并不能够把系统冷却至极低温度。在这些情况情况下，我们不得不采用热平衡态作为初态。这似乎是一个比较困难的问题，我们可以计算资源为代价的来改善这些困难。这时我们就需要获得“有效纯态”也即“赝纯态”，它可以做为我们理想的初态。
在特定的态下，一些连续新增的量子比特，例如|0>，也是成功实现量子纠错的基本要求。
退相干时间比门操作时间长
经典计算机硬件的发展，大约持续了有20多年了。它的发展如此之长，以至于我们在考虑操作系统的更新换代的时候，不得不放弃已有且还能使用的计算机。对于量子计算机来说，则完全相反。它对外界的微扰及其敏感，这种敏感也被称为退相干。对于建造一个可实用的量子计算机来说，退相干的问题可能是一个最大的障碍。由于系统会和环境有相互作用，退相干也就意味着量子态的诸多方面都会退化，同时也会限制量子计算的最大有效时长。退相干时间，本身并不重要。重要的是“退相干时间/门操作时间”这个比值。对许多已实现的物理系统来讲，退相干时间可以达到~μs。倘若门操作时间比退相干时间短很多，那么退相干问题，就不是一个必要的大问题。
拥有一套通用的量子门操作
假设你拥有一台内存比较大的经典计算机。现在你需要通过一系列的逻辑门操作把数据编码到内存上面去，那么你就必须在内存上应用任意的逻辑操作门，去完成有用的量子信息处理过程。NAND门就是最广为人知的通用门。（任意的门操作都可以通过NAND门实现。）
具有特定量子比特的测量能力
经典计算的结果必须显示在屏幕上或打印在一张纸上以读出结果。 虽然经典计算机中的读出过程被认为是计算的一部分，但它也是量子计算的重要组成部分。必须测量实现量子算法之后的状态以提取计算结果。 测量过程在很大程度上取决于所考虑的物理系统。 对于大多数实现，投影测量是提取计算结果的主要方法。相比而言，在核磁共振体系中投影测量是行不通的，我们需要采用系统平均测量的方法。这样的话，在一些情况中会导致输出结果存在概率性的问题。
仍然有很多其他问题，量子计算目前存在非常多的问题。
静态比特和飞行比特可互相转换
一些已实现的物理体系在存储量子信息方面有非常出色的性能，同时量子信息的长距离传输可能需要不同的物理的资源。可能某些系统具有易于调控的哈密顿量，从而就会有利于量子算法的实现。将其与当前的数字计算机进行比较，当前的计算机包含CPU系统存储器是由半导体制成的，而硬盘驱动器则用作大容量存储设备。因此，有效量子计算机可能涉多种量子比特，我们被迫引入分布式量子计算。 在使用量子中继器的长距离量子隐形传态中，量子比特相互转换的能力也显得至关重要。
能在指定区间专一地传输飞行比特
能够在指定区间专一地传输飞行比特，这是量子密钥分发等量子通信不可或缺的要求。 这种情况在上面提到的分布式量子计算中也很重要。DiVincenzo标准不一定是一成不变的，有些条件可以放宽。 例如，可以通过测量产生的不可逆，非幺正门来代替幺正门。这个思路在线性光学量子计算[7]中已得到验证。这种方法的一个极端情况，是必须满足“单向量子计算”，其中满足条件的测量将初始“簇状态”制备到终态[8]（我们需要的量子态）。
迄今为止，能够实现可行的量子计算机的物理系统有如下：
<1>.液态/固态 核磁共振/电-核 双谐振体系
<2>.离子阱
<3>.基于原子的腔量子电动力学
<4>.光晶格中的中性原子系统
<5>.线性光学
<6>.量子点系统（自旋比特，电荷比特）
<7>.约瑟夫森结系统（电荷比特，磁通比特，相位比特）
<8>液氦表面的电子体系
参考文献：
- DiVincenzo 准则详解，量子客
- G. M. Palma, K. A. Suominen and A. K. Ekert, Proc. R. Soc. London A 452, 567 (1996); L. M. Duan and G. C. Guo, Phys. Rev. Lett. 79, 1953 (1997); P. Zanardi and M. Rasetti, Phys. Rev. Lett. 79, 3306 (1997); D. A. Lidar, I. L. Chuang and K. B. Whaley, Phys. Rev. Lett. 81, 2594 (1998); P. Zanardi, Phys. Rev. A 60, R729 (1999); D. Bacon, D. A. Lidar and K. B. Whaley, Phys. Rev. A 60, 1944 (1999).
- A. Barenco et. al., Phys. Rev. A 52, 3457 (1995) .
