光子量子位元（photonic qubit）

光子量子位元把量子資訊存放在一個單獨的光粒子——也就是一個光子裡。你可以把一個光子想像成一個小小的信使，它攜帶著一個非此即彼的自由度：它的偏振朝向哪一邊（比方說垂直還是水平），或者它走的是兩條路徑中的哪一條。把這兩個選項調成某種「混合」，你就得到一個量子位元，它的狀態是 alpha|0> + beta|1>，兩個振幅各自的平方相加等於一。當你去測量時，你只會得到一個結果，0 或 1，得到它的機率等於對應那個振幅的平方，而原先的「混合」也就塌縮成你看到的那個值。

它的吸引力很實在。光子幾乎不和周圍環境發生交互作用，所以它能把自己的狀態保持得很好，也不需要稀釋制冷機；許多光子系統在室溫下就能運行。又因為光本來就能在光纖裡和自由空間中傳播，光子天然就是在相隔遙遠的機器之間傳送量子資訊的載體，這讓它非常適合用於通訊、組網，以及量子金鑰分發（QKD）。但麻煩正是這份「不理睬」的另一面：兩個光子相遇時通常會徑直穿過彼此、互不察覺，所以要造出一個雙量子位元閘——也就是讓一個量子位元有條件地去影響另一個——是真的很難。常見的變通辦法要依靠測量和額外的光子，而且只是有時候才成功，因此還得配上巧妙的方案才能變得可靠。