布洛赫球（Bloch sphere）

把單個量子位元想像成一支箭，從地球儀的中心指向球面上的某一點——這幅圖景就是布洛赫球。北極代表我們稱為 |0> 的狀態，南極代表 |1>，球面上其餘的每一點都是這兩者的某種疊加——一種帶有特定相位的特定混合。要指明球面上的一點，你需要兩個數，一個緯度和一個經度，而這恰好就是描述一個量子位元狀態所需的兩個實數。所以這個球面並不是一個鬆散的比喻：它是單個量子位元每一種可能狀態的忠實地圖。

有了這張地圖，單量子位元閘就變得一目了然：每個閘只不過是把箭旋轉到指向新的方向。一個翻轉 |0> 與 |1> 的閘，把箭從一極轉到另一極；一個相位閘則讓它繞著垂直軸旋轉。測量則不同——它不會旋轉這支箭，而是強制沿著兩極方向讀出結果；箭越靠向某一極，你得到那一極結果的機率就越大。一旦測量，箭便會「啪」地跳到出現的那一極。

幾條誠實的侷限，能讓這幅圖景保持有用，而不致誤導。布洛赫球是一個思維模型，而不是某個硬體——機器內部並沒有什麼東西在真的旋轉。它每次只描述一個量子位元，因此畫不出把兩個或更多量子位元聯繫在一起的糾纏，而量子計算真正威力的大部分恰恰寓於此。再者，球面上的點是乾淨、理想化的狀態；真實的量子位元會因雜訊把它們模糊掉，而向球心方向漂移。