本教程不定期更新~

名词解释：

1：量子计算机：由量子计算机控制器、量子计算机连接器、量子位和量子门构成的多方块结构

2：量子计算机控制器：用于区分各个不同的量子计算机的方块。每一个量子计算机必须要一个量子计算机控制器。

3：量子计算机连接器：用于将量子门、量子位和量子计算机控制器连接起来的方块，相当于其他mod的导线。

4：量子位：用于存储量子计算结果的方块。

5：量子门：用于操作量子位的方块。

先说说连接性的问题：无论怎么摆，只要量子计算机以上四种方块是用某种方式粘在一起的就行，比如下图的两种方法都是完全合法的，两个X门都绑定到了每个量子计算机唯一的量子位上。

但是请注意MC原版红石的特性。强充能一些方块可能会导致不希望发生的后果……

当你创建好了一个量子计算机结构以后，右键各个量子位，聊天栏会显示这个量子位的ID。ID的编号从0开始，以后依次为1，2，3……这个时候再创建一个量子计算机，上面的量子位ID也会从0，1，2，3重新排列。量子门只认ID不认方块。也就是说如果第二个量子计算机某个X门绑定了第一台量子计算机的0号量子位，那么操作的也会是第二个量子计算机的0号量子位。

同样的，脱离了量子计算机的量子门即使有绑定也没有任何用处。因为找不到对应的量子位。没有在量子计算机内的量子位也不会有任何输出。

量子门有很多。目前的核电工艺里面无非可以分成三种：单量子位门，双量子位门，三量子位门。就是需要绑定几个量子位。绑定量子位的方法是用多功能工具shift+右键量子门，然后右键需要绑定到的量子位，再右键量子门。有的量子门需要多次绑定。绑定了量子位以后对量子门通入红石信号就会对量子位做出某种操作。每个量子位会如何操作量子位在游戏里都有提示文字。

单量子位门：比如X门，阿马达门（Hadamard门）等。这些门都只操作单个量子位。例如激活X门的作用是让目标量子位绕X轴旋转180度。

双量子位门：例如受控X门、交换门。受控X门绑定了一个控制量子位和一个目标量子位。如果激活了一个受控X门，则当控制量子位为1时，将会使目标量子位绕X轴旋转180度，否则不会执行任何操作。交换门会交换两个量子位的状态。

三量子位门：只有一个，也就是受控交换门。用处同前。

最后说一说量子位的特性。量子位可以处于0的状态，1的状态，也可以处于0和1的叠加态。当量子位被红石信号激活以后可以使用相邻的红石比较器输出信号（注意必须是比较器！），状态0的量子位不会输出，状态1的量子位有输出，而处于叠加态的量子位可能有输出也可能没有输出，输出信号的概率和量子位目前的状态有关……但是请注意！如果试图使用这个方法对叠加状态的量子位进行测量将会导致量子位坍缩到0或1，也就是说无论以后怎么测量，不输出将永远不再输出，输出了则永远都会输出！

如果对控制器输入红石信号，将会置所有的量子位为0。

下面举几个量子计算机的例子

如上图所示的量子计算机，由一个量子位和一个绑定了的X门构成。这个时候我们按下量子位的按钮，红石灯没有亮。因为此时量子位的状态为0。

按下控制器的按钮重置其状态，接下来按下X门上的按钮，再按下量子位上的按钮。此时红石灯亮，表示此时量子位状态为1.

另一个例子：

上面的量子门为受控X门，下方的量子门为Hadamard门。Hadamard门绑定到下方的量子位而受控X门以下方的量子位为控制位上方的量子位为目标位。

首先按下Hadamard门上的按钮，这个时候下方的量子位将处于叠加态。有1/2的概率有输出，有1/2的概率没有输出。

如果测试结果为有输出，则在重置整个系统之前怎么按都是有输出的。

这个时候按下控制器上的按钮，使整个装置重置。依次按下Hadamard门和受控X门上的按钮。

在按下量子位上的按钮之前两个量子位会输出0还是1都是未知的。但是如果一个输出了1，那么另一个肯定也是1，反之亦然~。

也就是下图所示。无论用什么顺序测试量子位的状态都是一样的。具体原因参见下方的计算方法。

------12月10日更新

输出结果的计算方法

为了让更多的人看得懂这个教程，我就不用矩阵来表示了。

由于量子计算机的计算和红石不同，除了0、1两个状态还出现了叠加态，因此量子计算机的计算方式变得非常复杂。

每一个量子位可以看作α |0>+β |1>的形式，其中α、β都是复数，且满足|α|²+|β|²=1。如果对叠加态的量子位进行测量，则有|α|²的概率测到0，有|β|²的概率测到1。

如果有2个量子位，第一个量子位测得|0>，第二个量子位测得|1>就表示为|01>，依次类推。那么测量的状态就是：

A |00>+B |01>+C |10>+D |11>。A， B，C，D都是复数。且满足|A|²+|B|²+|C|²+|D|²=1。每一项同样具有概率意义。

更多的量子位则同理。只不过项数比较多了。

例如在一个2量子位的量子计算机中，我们算出来得到了

那么说明最后我们去测所有的量子位，0.5的概率测得|01>，有0.5的概率测到|10>（注意取模）

接下来就是量子门对不同的量子位操作的问题：首先看单个看单个量子位的门：

X门：            操作|0>变成-i|1>    操作|1>变成-i|0> 

Y门：             操作|0>变成 |1>  操作|1>变成- |0>    

Z门：            操作|0>变成|0>       操作|1>变成-|1>

这些操作都很容易计算。例如|0>依次经过Y，X门的操作，最后会变成-i |0>

然后是重要的门：H门它把|0>和|1>分别变成

对叠加态操作也不需要太担心。只对每一项都分别操作就行了。例如：|1>经过H门和X门的操作变成

如果是含有多个量子位的，计算方法也是对每一项进行计算：

例如对|00>的第一位用X门操作变成-i |10>，对|00>的第一位做H门操作变成

然后再对第二位做H门操作变为

计算的时候记得合并同类项。

如果量子门含有控制位也不用担心，计算的时候把控制位考虑进去就可以了——只计算控制位为1的每一项

例如对下面这个以第一位为控制位，执行Y门操作

第一项控制位为0，所以第一项不变。第二项的控制位满足条件所以会计算。最终得到

先对|00>执行H门，然后以第一位为控制位对第二位再执行受控H门。

首先对|00>执行H门得到了

第一项不满足受控H门的条件而被忽略，所以把计算第二项操作H门得到

有1/2概率得到00，有1/4概率得到10，有1/4概率得到11。

如果是互换门，简单的交换两位即可。例如对上面的例子的两位做互换门

受控互换门需要三个量子位，也就是指交换控制位为1的项就行。例如以第一位为控制位，2，3位为目标位的受控互换门则|101>变为|110>，|001>由于控制位为0，执行以后还是|001>。

下面介绍最复杂的可以旋转任意角的Rx，Ry，Rz门……这三个东西比较复杂

Rx： |0>变为cos(θ/2) |0> + -isin(θ/2) |1>

        |1>变为-isin(θ/2) |0>  + cos(θ/2) |1>

Ry：|0>变为cos(θ/2) |0> + sin(θ/2) |1>

        |1>变为-sin(θ/2) |0> + cos(θ/2) |1>

Rz：|0>不变

        |1>变为cosθ+isinθ|1>

写成矩阵就是

核电工艺里的S门T门其实就是Rz门的特殊值。受控门的控制位作用和上面的一样。

实际操作过程中请注意受控门的控制位问题。因为量子计算机是一个整体的东西，对控制位本身也会造成某种影响。

例如，对一个|0>的量子位连续做两次H门操作，经过计算结果是|0>

如果先对它做H门操作后，用它作为控制位操作对另一个量子位做X门，然后再对他做H门操作，你会发现测量这个量子位得到的有|0>也有|1>。

现在举一个三个量子位的比较复杂的例子来验证……

执行顺序：从右到左

初始状态：

H门操作0号量子位后：

Ry门以0号控制位操作1号目标位后：

H门操作1号位后：

合并同类项：

X门以1号位为控制位，2号位为目标位：

最后取模得到各个概率：

重复测量一定的次数，频率分布通过了上面概率的假说检验。

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