量子电路（quantum circuit）

量子电路是写下一段量子程序最常见的方式。你可以把它想象成一张横过来的乐谱：每个量子比特是一条水平的线，也就是一根导线，你从左到右读它，就像时间在向前流动。沿着每根导线，你放上一个个画成小方块的门，用来变换这些量子比特。在最右端，你通常会画一个测量符号，在那里你最终从每个量子比特读出一个 0 或 1。所以一个电路其实就是一份配方：把量子比特准备在一个已知状态（常常是 |0>），施加一串选定的门，然后测量。

这些门并不是随意的乱搅。每一个都是可逆的酉操作，意思是原则上你可以把它倒着运行回去。有些门只作用在一根导线上（比如 H 门，它把一个量子比特放进 |0> 和 |1> 的均衡叠加态）；另一些门，比如 CNOT，横跨两根导线，可以让它们纠缠起来，于是这两个量子比特不再各自有独立的故事。一小组门，比如 {H, T, CNOT}，是通用的：只要数量足够，你就能以任意所需的精度，搭建出量子计算机能做的任何计算，就像少数几种逻辑门就足以搭起任何经典芯片一样。

诚实的部分在于最后会发生什么。如此用心地排列这些门，整个目的就是让错误答案的振幅相互抵消、让正确答案的振幅彼此相加，这靠的是干涉，这样当你测量时，你就很可能读出有用的东西。电路并不会悄悄把每个答案都试一遍再把最好的递给你；每跑一次，你只会得到一个随机的结果，其权重由玻恩规则的概率决定，因此你通常要把这个电路重复跑很多次，才能看出其中的规律。把门的顺序设计成让干涉偏向你想要的那个答案，这正是量子算法设计中既困难又有趣的工作。