嘿! 歡迎來到我們的第一個教程！
今天，我們將介紹量子計算的基本概念之一-疊加和糾纏。
在開始之前，我們強烈建議您在Quantum Double Slit實驗中觀看此簡短視頻。 這段視頻是我們對這個領域產生如此濃厚興趣的原因，並且我們相信它也會使您讚歎不已！
疊合
現在，您已經通過視頻瞭解了量子怪異，讓我們再來看一個怪異的方面-疊加。
經典計算機-我們幾乎每天都會使用的經典計算機-使用"位"作為存儲數據的基本單位。 這些"位"只能取兩個值之一-0或1。
在事物的量子方面，我們將這些"量子位"稱為"量子位"。 關於qubit的一個很酷的事實是，它們可以取0或1的值，或者-等待它-同時取0和1！ 我們稱這種中間狀態為量子疊加。
實際上，這是每個量子位所處的狀態，直到我們決定對其進行測量。 是的，我要說，直到我們嘗試對其進行測量，因為測量qubit值的行為使它"崩潰"為兩個值0或1中的一個。我們永遠看不到一個處於疊加狀態的qubit（想想薛定諤的貓？）。
這是一個小插圖，以突出經典位和量子位之間的區別，而另一個插圖則可以使您直觀地瞭解疊加是什麼樣的：
Classical vs Quantum Bit
Quantum Superposition
您可能想知道量子位圖像中的符號|0⟩和|1⟩是什麼意思？ 這些不過是我們用來表示qubit值的表示法，被稱為Bra-Ket表示法。 （|0⟩+ |1⟩）/√2表示量子位的"中間"或疊加值，它是|0⟩和|1⟩狀態的組合。
糾纏
現在我們已經瞭解了什麼是疊加，讓我們繼續進行糾纏。
量子糾纏是一種量子力學現象，即使單個物體可能在空間上分離，兩個或多個物體的量子態也必須相互參照。
那條線讓你不知所措嗎？ 不用擔心，我們在這裡為您簡化操作。 讓我們通過一個例子來理解這個概念：
考慮兩個無偏硬幣A和B。拋硬幣A並假設它讀為正面。 現在，您是否可以確定投擲硬幣B會讀到什麼？ 呵呵……可能不是。 （儘管您可能以50％的概率是正確的）。
相反，如果我們考慮兩個"糾纏"的硬幣A和B，並說硬幣A被扔掉並讀為正面。 現在，在這種情況下，我們可以100％確信硬幣B也將變成正面。 硬幣B不可能像尾巴那樣被讀取。 A和B都將讀為正面，或者都將讀為反面。
因此，以相同的方式，兩個糾纏的量子比特在測量時要麼都為0，要麼都為1。因此，我們可以將輸出設為00或11，機會為0％。 等於01或10。這就是量子糾纏的思想。 聽起來不錯，不是嗎？
讓我們再舉一個例子，使這個概念清晰易懂-
我們的系統可以有兩個我們稱為c-ons的對象。 " c"的意思是"經典"，但如果您想記住一些具體而令人愉快的內容，則可以將我們的c-ons視為蛋糕。 我們的C形符號有兩種形狀，正方形或圓形，我們將其標識為可能的狀態。 然後，對於兩個c-ons，四個可能的關節狀態是（正方形，正方形），（正方形，圓形），（圓形，正方形），（圓形，圓形）。 下表顯示了兩個示例，說明在這四個狀態的每種狀態下找到系統的概率。
我們說，如果c-ons之一的狀態知識不能提供有關另一c-ons狀態的有用信息，則它們是"獨立的"。 我們的第一個表具有此屬性。 如果第一個C-ons（或蛋糕）是方形的，那麼第二個C-on的形狀仍然不為人所知。 同樣，第二個形狀並沒有顯示任何有關第一個形狀的有用信息。
另一方面，當關於一個的信息改善了我們對另一個的知識時，我們說我們的兩個要素糾纏不清。 我們的第二張桌子展示了極端的糾纏。 在這種情況下，無論何時第一個c-ons是圓形的，我們都知道第二個也是圓形的。 當第一個c-ons是正方形時，第二個也是如此。 知道一個的形狀，我們就可以確定地推斷另一個的形狀。
是時候使用Code了！
好的，現在就足夠了，現在讓我們看看我們自己如何通過代碼糾纏兩個量子比特！ 我們將使用Qiskit工具包來編寫我們的Python代碼，我們可以在模擬器上，甚至可以在IBM實驗室中的真實Quantum計算機上運行該Python代碼！
<code># Import libraries
from qiskit import ClassicalRegister, QuantumRegister, QuantumCircuit
from qiskit import execute
from qiskit import BasicAer
# import basic plot tools
from qiskit.tools.visualization import plot_histogram, circuit_drawer/<code>
<code>#Selecting the qasm simulator as backend for executing the circuit using BasicAer
backend = BasicAer.get_backend('qasm_simulator')/<code>
<code>q = QuantumRegister(2) # A qauntum register of size 2 qubits
c = ClassicalRegister(2) # A classical register of size 2 bits to measure the probability
qc = QuantumCircuit(q, c) # Making a quantum circuit
# Add a Hadamard Gate at q0 bit
qc.h(q[0])
# Add a controlled-NOT Gate with control bit at q0 and target bit at q1
qc.cx(q[0], q[1])
# Measure the circuit
qc.measure(q, c)
#Execute the circuit
job_exp = execute(qc, backend=backend, shots=1024)/<code>
<code># plot the graph to visualize the probabilities of 00 and 11 states
plot_histogram(job_exp.result().get_counts(qc))/<code>
<code>print('You have made entanglement!')/<code><code>#Representing the circuit
qc.draw()/<code>
在上面的代碼中，您一定想知道Hadamard和C-Not門是什麼，它們的作用是什麼？
Hadamard哈達瑪門只是將其應用於量子位時使其處於疊加狀態的門。
C-Not門具有兩個參數-第一個稱為控制位，第二個是目標位。 它所做的是讀取控制位的值，如果它為|0⟩，則門保持目標位不變，而如果控制位的值|1⟩，則C-Not門將翻轉控制位。 目標位。
這樣，我們的糾纏電路基本上由處於疊加狀態的量子位組成，其值是|0⟩和|1⟩的組合，並且該量子位用作C-Not門的控制位，目標量子位 是另一個可用的量子位。 由於我們的量子位有50-50的機會|0⟩或|1⟩，因此目標量子位是否有50-50的機會被翻轉。
該過程就是"糾纏"我們兩個量子位的過程，因此無論它們在物理上靠近或分開的位置，它們在測量時始終讀取相同的值。
結論
因此，這就是您對量子怪異世界的介紹，我們希望它能吸引您，同時也吸引我們！
總結了我們關於量子糾纏的第一篇文章。 我們真的希望您喜歡它，並很快回來獲得更多類似的教程！
(本文翻譯自Art of Quantum的文章《From "Hello World" to "Hello Quantum"》，參考：https://medium.com/art-of-quantum/from-hello-world-to-hello-quantum-a0658b40fcb8)
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