量子態（quantum state）

量子態是對一個量子系統在某一時刻的完整描述。你可以把它想成這個系統的完整「地址」：一旦知道了它的態，你就掌握了物理定律所允許你知道的、關於這個系統的一切。對一台量子電腦來說，態精確地告訴你每個量子位元正在做什麼，更關鍵的是，告訴你這些量子位元彼此之間是怎樣關聯的。我們用一個矢量來書寫它，常記作 |psi>，它生活在一個抽象的數學空間裡（希爾伯特空間）。單個量子位元的態，不過是兩種基本結果 |0> 與 |1> 的一種混合，用兩個數（振幅）說明各自佔多少。

棘手的地方在於它增長得有多快。一個量子位元需要兩個振幅。兩個量子位元需要四個。三個需要八個。一般而言，n 個量子位元需要 2^n 個複振幅才能完整寫下來，因為這個態可以同時描述這些量子位元的每一種組合，以及這些組合是如何相互干涉的。量子計算巨大的態空間正源於此；這也是為什麼在普通電腦上模擬一台量子電腦，一旦超過幾十個量子位元就會變得貴到不可能：光是把這串數字存下來，所需的記憶體就比世上存在的還多。

人們很容易把這個龐大的數字讀成「電腦同時握著全部 2^n 個答案並行檢查」，但這是一幅錯誤的圖景。你永遠沒法把所有這些振幅都讀出來。當你測量時，態會塌縮，你只得到一個結果，其機率由它振幅的大小決定。量子計算真正的本事，是把振幅安排好，使得透過干涉，你想要的答案變大，而錯誤的答案相互抵消。龐大的態空間只是原材料；把它變成結果的，是有用的干涉。