量子线路

提示：此条目的主题不是量子线。

量子线路或沿用古典称呼而称作量子电路，是在抽象概念下，对于量子资讯储存单元（例如量子位元）进行操作的线路。组成包括了于量子资讯储存单元、线路（时间线），以及各种逻辑闸；最后常需要量子测量将结果读取出来。电路需要能够对量子位元执行以实现量子计算的最小操作集被称为迪文森佐准则（DiVincenzo's criteria）。

执行量子位元传传输的线路。^[1] 该线路由量子闸和测量组成。测量是一种量子现象，在经典电路中不会发生。

编写电路时，水平轴是时间，从左侧开始并在右侧结束。水平线是量子位元，双线代表经典位元。由这些线连接的项目是在量子位元上执行的操作，例如量子闸和测量。这些线定义了事件的顺序，通常不是实体电缆。^[2][3][4]

量子线路元件的图形描述是使用潘洛斯图形符号 (Penrose graphical notation)的变体来描述的^{[来源请求]}。理查德·费曼 (Richard Feynman) 在1986年使用了量子线路符号的早期版本。^[5]

接线

不同于传统电路是用金属线所连接以传递电压讯号或电流讯号；在量子线路中，线路是由时间所连接，亦即量子位元的状态随著时间自然演化，过程中是按照汉密顿算符的指示，一直到遇上逻辑闸而被操作。

实际上在以物理系统实践量子计算机时，需要透过转换，成为实际上的操作方式。例如在核磁共振量子电脑，就需要转换成射频，或者射频搭配梯度磁场的磁振脉冲序列。

逻辑闸

主条目：量子闸

量子逻辑闸可以分为针对单一量子位元的操作，或者是使两个位元发生互动关系。列举如下：

单一位元操作

• 量子反闸（ (quantum) NOT gate）
• 相位偏移闸（phase shift gate）
• 旋转闸（rotation gate）：旋转闸为最广义的单位元逻辑闸，事实上可以包括相位偏移闸、反闸等特例。

双位元操作

• 受控反闸（controlled NOT gate）
• 受控相位偏移闸（controlled phase shift gate）
• 互换闸（swap gate）

逻辑闸通用性

事实上，任一种量子线路逻辑闸可以由单一位元逻辑闸与双位元逻辑闸的结合运用所组成，这称为逻辑闸通用性（universality of logic gates）。基于这个机制，可以利用旋转闸和受控反闸组出对三个以上位元的操作。

参见

• 潘洛斯图形符号
• 角动量图
• 抽象指标记号
• 电路复杂性及BQP (复杂度)
• 自旋网路
• 量子计算