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量子比特是量子计算的基本单元。与经典比特不同,量子比特可以同时处于0态和1态的叠加状态。这种叠加特性是量子计算强大计算能力的基础。
量子门是操作量子比特的基本工具。通过施加微波脉冲,我们可以精确控制量子比特的状态。X门可以翻转量子比特的状态,这是量子计算中最基础的操作之一。
双比特门可以在两个量子比特之间建立量子纠缠。CNOT门是最重要的双比特门之一。当两个量子比特发生纠缠后,它们的状态变得相互关联,即使相距很远也保持这种神秘的量子关联。
祖冲之3.0量子计算机采用105个超导量子比特的二维阵列结构。每个量子比特都精确制造在超导芯片上,通过耦合器相互连接。这种大规模集成的量子芯片是实现量子优势的关键硬件基础。
超导量子计算机必须在极低温环境下工作。稀释制冷机通过多级冷却将温度降至接近绝对零度的0.01开尔文。在这种极低温下,超导材料失去电阻,量子比特才能保持相干性,实现稳定的量子计算。