量子态（quantum state）

量子态是对一个量子系统在某一时刻的完整描述。你可以把它想成这个系统的完整「地址」：一旦知道了它的态，你就掌握了物理定律所允许你知道的、关于这个系统的一切。对一台量子计算机来说，态精确地告诉你每个量子比特正在做什么，更关键的是，告诉你这些量子比特彼此之间是怎样关联的。我们用一个矢量来书写它，常记作 |psi>，它生活在一个抽象的数学空间里（希尔伯特空间）。单个量子比特的态，不过是两种基本结果 |0> 与 |1> 的一种混合，用两个数（振幅）说明各自占多少。

棘手的地方在于它增长得有多快。一个量子比特需要两个振幅。两个量子比特需要四个。三个需要八个。一般而言，n 个量子比特需要 2^n 个复振幅才能完整写下来，因为这个态可以同时描述这些量子比特的每一种组合，以及这些组合是如何相互干涉的。量子计算巨大的态空间正源于此；这也是为什么在普通计算机上模拟一台量子计算机，一旦超过几十个量子比特就会变得贵到不可能：光是把这串数字存下来，所需的内存就比世上存在的还多。

人们很容易把这个庞大的数字读成「计算机同时握着全部 2^n 个答案并行检查」，但这是一幅错误的图景。你永远没法把所有这些振幅都读出来。当你测量时，态会坍缩，你只得到一个结果，其概率由它振幅的大小决定。量子计算真正的本事，是把振幅安排好，使得通过干涉，你想要的答案变大，而错误的答案相互抵消。庞大的态空间只是原材料；把它变成结果的，是有用的干涉。