量子比特（又稱為Q比特、qubit）是量子計(jì)算中的基本信息單位。量子比特利用疊加的量子力學(xué)現(xiàn)象來實(shí)現(xiàn)兩種狀態(tài)的線性組合。一個(gè)經(jīng)典的二進(jìn)制位只能表示一個(gè)單獨(dú)的二進(jìn)制值，例如0或1，這意味著它只能處于兩種可能狀態(tài)的其中一種。不過，一個(gè)量子比特可以表示0，也可以表示1，還可以表示0和1這兩種狀態(tài)組合的任意比例的疊加，其中有一定的概率是0，也有一定的概率是1。
非量子芯片使用比特存儲(chǔ)、傳輸和計(jì)算數(shù)據(jù)，而最先進(jìn)的量子設(shè)備使用量子比特。比特可以是1或0，而量子比特是能夠同時(shí)為1和0的數(shù)字信息單位。疊加狀態(tài)大于兩個(gè)能級的量子比特被稱為量子電碼，它可存在于0、1和2等多個(gè)態(tài)中。由于只有兩個(gè)能級的疊加，量子比特的存儲(chǔ)空間有限，對干擾的容忍度很低。
2018年7月，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉教授及其同事陸朝陽、劉乃樂、汪喜林等通過調(diào)控六個(gè)光子的偏振、路徑和軌道角動(dòng)量三個(gè)自由度，在國際上首次實(shí)現(xiàn)18個(gè)光量子比特的糾纏，刷新了所有物理體系中最大糾纏態(tài)制備的世界紀(jì)錄。
定義
具有量子特性的系統(tǒng)（通常為雙態(tài)系統(tǒng)，如自旋粒子），選定兩個(gè)相互正交的本征態(tài)，分別以（采保羅·狄拉克標(biāo)記右括向量表示）和{\displaystyle|1\rangle}代表。當(dāng)對此系統(tǒng)做投影式量子測量時(shí)，會(huì)得到的結(jié)果必為這兩個(gè)本征態(tài)之一，以特定機(jī)率比例出現(xiàn)。此外，這兩個(gè)本征態(tài)可以復(fù)數(shù)系數(shù)做線性疊加得到諸多新的量子態(tài)
而從量子力學(xué)得知，這些線性疊加態(tài)的兩個(gè)復(fù)數(shù)系數(shù)，必須要求各自絕對值平方相加之和為1，也就是：
因?yàn)?/p>
即要求總機(jī)率要是1。
兩個(gè)本征態(tài)、及無限多種線性疊加態(tài)，集合起來就代表了一個(gè)量子比特；各態(tài)皆屬純態(tài)。
和（古典）比特“非0即1”有所不同，量子比特可以“又0又1”的狀態(tài)存在，所謂“又0又1”即上述無限多種組合的線性疊加態(tài)。這特性導(dǎo)致了量子平行處理等現(xiàn)象，并使量子計(jì)算應(yīng)用在某些課題上顯著地優(yōu)于古典計(jì)算，甚至可進(jìn)行古典計(jì)算無法做到的工作。
量子比特通常會(huì)采用一種幾何表示法將之圖像化，此表示法稱之為布洛赫球面。
量子三元
量子三元（qutrit）是量子比特的推廣，有些應(yīng)用采取之。量子三元以保羅·狄拉克標(biāo)記右括向量表示可寫為。一個(gè)自旋為1的粒子，其自旋自由度有三，所對應(yīng)的本征值為，此粒子即可用作量子三元。
參考資料 >
什么是量子比特?.azure.microsoft.com.2024-02-09
微型激光芯片為量子通信增加新維度.中國科技網(wǎng).2024-02-09
中國科大首次實(shí)現(xiàn)18個(gè)量子比特的糾纏 再次刷新量子糾纏世界記錄.量子物理與量子信息研究部.2024-02-09