量子计算术语表

IonQ 提出的一项基准，衡量一个系统在运行某个算法时实际可用的量子比特数量，考虑的是连通性、门保真度和线路深度，而不仅仅是物理量子比特的数量。

将单个量子比特所有可能状态表示为单位球面上一点的几何表示。

受控非门（Controlled-NOT）——当控制量子比特为 |1⟩ 时翻转目标量子比特的双量子比特门。

NIST 标准化为 ML-KEM 的基于格的密钥封装算法，是 Diffie-Hellman 和 RSA 密钥交换的后量子替代方案。

NIST 标准化为 ML-DSA 的基于格的数字签名算法，是 RSA 和 ECDSA 签名的主要后量子替代方案。

全称 Circuit Layer Operations Per Second，是 IBM 提出的速度基准，用来衡量一台量子系统执行完整线路的速度，与 Quantum Volume 搭配使用来衡量质量。

一种早期量子算法，只需一次查询即可判断一个隐藏函数是常数函数还是平衡函数，而经典方法最多需要查询一半的可能输入；它在历史上具有重要意义，是量子计算机能够提供指数级加速的第一个证明。

NIST 标准化为 FN-DSA 的一种基于格的数字签名算法，因其签名体积紧凑而适用于带宽或存储受限的场景。

Grover 算法通过振幅放大搜索未排序数据，只需 O(√N) 次查询，而经典搜索需要 O(N) 次。它用于数据库搜索、组合问题和量子密码分析。

H 门——从基态创建 |0⟩ 与 |1⟩ 的等权叠加。

以 Harrow、Hassidim 和 Lloyd 三人姓氏命名的量子算法，在一组特定且相当严格的条件下，能以指数级速度快于经典方法求解线性方程组。

含噪中等规模量子（Noisy Intermediate-Scale Quantum）——具有 50–1000 个量子比特但没有完整纠错的设备。

基本的单量子比特门 X、Y、Z——构成所有量子操作的基。

量子处理单元（Quantum Processing Unit）——执行量子线路的物理硬件芯片。

量子傅里叶变换（Quantum Fourier Transform）——离散傅里叶变换的量子对应物，速度呈指数级更快。

量子近似优化算法（Quantum Approximate Optimization Algorithm）——一种用于组合优化问题的混合算法。

量子计算机能够破解当前部署的公钥密码体系的那个假设性时间点。

一种用于整数因数分解的量子算法，相比已知最佳经典算法具有指数级加速。

NIST 标准化为 SLH-DSA 的一种无状态、基于哈希的数字签名算法，为万一基于格的方案被攻破提供一种保守的备用方案。

T1 衡量量子比特的能量弛豫时间，T2 衡量相干或退相位时间。两者决定量子硬件质量、可用线路深度和退相干误差。

Toffoli 门又称 CCX 或受控-受控非门，仅在两个控制量子比特均为 |1⟩ 时翻转目标量子比特，常用于可逆计算、量子算术和 Grover 预言机。

变分量子本征求解器（Variational Quantum Eigensolver）——一种用于求解基态能量的混合量子-经典算法。

编码在单个中性原子内部态中的量子比特，该原子由一束聚焦激光（光镊）固定位置，并利用里德堡态来使相邻原子纠缠。

量子保真度衡量实际量子态或量子门与理想目标的接近程度。数值 1 表示完全一致，它是比较量子硬件、门误差和读出质量的关键指标。

编码在单个光子某种属性（如偏振或路径）上的量子比特，可以在光纤中传输，并且无需深低温制冷即可运行。

通过量子互连把多个 QPU 连接起来，使它们表现得像一台更大的逻辑机器。

一种参数化量子线路，其门角度由经典优化器调整以最小化代价函数。

量子系统能够同时处于多个状态的能力。

设计为能够抵御来自经典和量子计算机攻击的经典密码算法。

一种理论构想中的量子比特，它把信息编码在奇异准粒子的编织方式中，使错误因量子比特自身的拓扑性质而被抑制，而不是事后再加以纠正。

一种量子算法，能以平方级的速度优势估计某个标记结果的概率振幅，速度快于经典蒙特卡洛采样，是衍生品定价和风险分析等领域提出的量子加速方案的理论基础。

散粒噪声是有限采样次数造成的量子测量统计误差。采样数增加四倍，误差约减半。它不同于硬件门错误，并直接影响 VQE、QAOA 和概率估计的精度。

观测量子比特状态的行为，会使叠加坍缩为确定的 0 或 1。

一种量子-经典算法，使用 QPU 执行量子子程序，使用经典计算机进行优化和控制。

把错误症状测量结果转化为具体纠正操作的经典计算过程。

编码在单个离子内部能级中的量子比特，该离子由电磁场固定位置，并通过激光脉冲进行控制。

编码在被限制于半导体量子点中的单个电子或原子核自旋态上的量子比特，采用改良自传统芯片制造的工艺制作。

四个最大纠缠双量子比特态之一——量子纠缠最简单的例子。

由包含一个或多个约瑟夫森结的超导电路构成的量子比特，冷却到接近绝对零度，并用微波脉冲控制。

一种只需物理传输一个量子比特就能发送两个经典信息比特的协议，它利用预先共享的纠缠对把信道的经典容量提高一倍。

将量子线路编译为特定设备的原生门集和量子比特连通性的过程。

在量子计算中用作辅助的附加量子比特，常用于错误检测或相位反冲。

当量子比特与其环境相互作用时量子特性的丧失。

在结果变得不可靠之前，一条线路中可累积的总可容忍误差。

逻辑量子比特把量子信息编码到多个物理量子比特中，通过量子纠错保护计算。它是容错量子计算的基本单位，表面码通常需要大量物理量子比特来构建一个逻辑量子比特。

为一个量子作业分配的线路执行总次数——一种实际的资源限制。

量子信息的基本单位——经典比特的量子对应物。

两个或多个量子比特之间的一种量子关联，无论相距多远它们的状态都彼此关联。

一种对一个或多个量子比特的状态进行变换的酉操作。

作用于一组量子比特寄存器上的一系列量子门，最后接以测量。

通过在多个量子处理器之间分发纠缠来连接它们的系统，通常由光子承载。

在不测量（并坍缩）量子比特的情况下检测和纠正量子线路中错误的技术。

一种估计幺正算符本征值相位的算法：是 Shor 算法和量子化学能量计算背后的核心子程序。

IBM 的单一数值基准，用于衡量量子计算机的整体能力，综合考虑量子比特数、连通性和保真度。

一种已被证明的加速或改进，在实际任务上量子计算机胜过了最佳经典算法。

量子效用是 IBM 对超出经典精确模拟能力、但可在真实 QPU 上运行的量子线路的称呼。它不同于量子优势，并不表示量子计算已在实用任务上胜过经典方法。

提交给量子云服务的一个工作单元——一个或多个将在 QPU 或模拟器上运行的线路。

使用 Qiskit、PennyLane 或 HLQuantum 等量子 SDK 编写量子线路和混合算法的软件工程师。

一种利用预先共享的纠缠和两个经典比特，把一个未知量子比特的精确状态传送到远处另一个量子比特上的协议，全程无需物理移动粒子本身，也不违反不可克隆定理。

一种专门用于量子计算的方法，通过让一个量子比特系统从一个简单的初始状态缓慢演化到某个能量最低构型正好编码了答案的状态，从而为优化问题找到低能量的解。

证明量子计算机能够比任何经典计算机或经典算法更快地解决某个特定的、往往是人为设计出来的任务，而不论这个任务本身是否有实际用途。

在不进行完整量子纠错的情况下，减小硬件噪声影响的经典后处理技术。