在经典计算机领域，图灵机通常被描述为一种抽象机器，它能够通过状态、磁带和读写磁头来实现任何经典计算机算法。最早的计算机可以追溯到20世纪50年代，它们是采用这种图灵架构的大型主机。
那么量子算法呢？实现它们需要哪些条件？人们普遍认为，过去的大型机之于传统计算机，正如今天的量子控制栈之于量子计算机。人们普遍认为，从大型机到紧凑、可扩展且高效的量子计算机的飞跃将在未来5到10年内发生。
本备忘录旨在提供一份简明扼要的指南，帮助理解执行量子算法的要求。它基于“伪”算法，该算法在上一份备忘录中有所描述，该备忘录是关于3 blue 1 brow的Grover算法视频。
上图中有几点值得注意：
- 同步性: 各个量子比特上的“单量子比特门”（以矩形表示）看似同时执行，这是不正确的。除非是多量子比特门，否则并不需要同时执行两个门。因此，“控制阶段”一词具有误导性，更恰当的描述应该是“控制门序列”。
初始化 量子比特最初被“重置”到 |0> 状态。这里的“重置”一词略带“魔力”，它更准确地说应该被描述为一个门。但由于这样的门并不存在，一种可能的实现方式是基于先前对同一量子比特的读取结果，使用一个条件门。
量子比特寿命 众所周知，量子比特的稳定性会随时间变化——即所谓的退相干，这要求“量子算法”的执行速度必须快于量子比特的退相干时间。这个时间取决于“量子比特类型”，我将在下周的另一份备忘录中详细介绍。就我们而言，我们假设存在一个时间_t_，它代表“量子算法的最大持续时间”。
门持续时间 根据量子比特是单量子比特还是多量子比特，以及量子比特的类型，门持续时间可能非常短。对于超导/自旋量子比特（也称为“快速模式”），其持续时间约为数百纳秒，一些研究实验室正在尝试将极限推至约20纳秒。请参阅自旋-2规范。
电路中测量 乍一看，多量子比特门（例如 CNOT 门）似乎存在一个矛盾：一个门的执行依赖于另一个门的状态，但又不违反可观测性原理，也不导致量子比特叠加态坍缩（“约化”）。这个话题本身就足以写成一份备忘录，所以我们假设“存在一种可行的方法”。然而，在某些情况下，将状态“约化”为经典的布尔值，并将读出值作为门的输入是可以接受的。这被称为电路中测量，通常用带两条线的箭头表示。
量子纠错 上述算法中明显缺少量子纠错（QEC）。目前，我尚不确定这是算法在物理量子比特层面上的一种元修饰，还是量子机器在逻辑量子比特层面上的固有属性，抑或两者兼而有之。我需要就此主题撰写一份备忘录，以阐明我的想法。
标准化时间：T1 和 T2
链接到标题
若不介绍两个关键时间点_T1_和_T2_，这份备忘录就不完整：
鉴于 T1 代表量子比特的能量损失，T2 只能始终小于或等于 T1。但是，在 T2 到 T1 这段时间内发生了什么？量子比特仍然保留能量，但不足以维持量子叠加态。
我很好奇T1的用途是什么，因为超过T2之后，量子比特就无法“产生有效的”量子态了。或许这与量子纠错（QEC）有关，确保QEC在T2周期内完成，并且最大量子比特纠错持续时间为T1。我需要咨询专家并更新备忘录。
拉比和拉姆齐的实验
如果这份备忘录没有提及与 T1 和 T2 相关的两个实验，那就不完整了。
T1 和 Rabi 并不相同 - 文献中经常提到激发量子比特到 |1> 所需的 Rabi 频率。
右图来自Quantum Machines，其中拉比和拉斯梅测量与量子比特失谐频率的变化交错进行，从而产生“人字形”图案。
注意，拉比频率 Ω 是双能级系统在共振驱动下的驱动速率，即驱动对两个能级耦合的强度。而失谐频率 Δ 是驱动频率 drive 与系统固有共振频率之差。当驱动恰好处于共振状态时，Δ=0。此时，系统仅以传统的（或“裸的”）拉比频率 Ω 振荡。
有很多研究与改进频率调谐有关，例如使用神经网络，正如之前的一篇博客文章中所解释的那样。
＃＃ 结论
这有点意思——我现在明白为什么市场上最大的厂商叫“量子机器”（Quantum Machine）了，这其实是他们一个很聪明的举动。人们可能会以为他们会把自己叫做“量子算法图灵机”（Turing Machine for Quantum Algorithms），甚至是该算法的“量子抽象机”（Quantum Abstract Machine） (1) 。有些人称之为“量子控制栈”（Quantum Control Stack），但我更倾向于称它为机器，因为这更贴近最终目标：执行量子算法。
瞧，这份周日早晨的备忘录并没有涉及任何细节，但却为我们现在要描述的量子计算机奠定了基础。
（1）量子力学确实发布了一款名为QUAM的量子抽象机器，它_允许人们以量子比特和量子操作而不是仅仅以通道和波形来思考，这与物理学家的思维过程更加接近。
＃＃ 参考：