16、量子计算：从随机数生成到超密编码与量子隐形传态

量子计算：从随机数生成到超密编码与量子隐形传态

1. 量子随机数生成

量子计算机的概率特性可被利用来生成随机比特或数字，这里主要借助哈达玛（Hadamard）门。哈达玛门是量子信息系统中的基本门之一，用于使量子比特处于叠加态。从代数角度，它由特定矩阵描述。

为更好理解该矩阵如何使量子比特处于叠加态，可考虑单个量子比特的几何表示：
- (|\ 0 \rangle = \begin{bmatrix} 1 \ 0 \end{bmatrix})
- (|\ 1 \rangle = \begin{bmatrix} 0 \ 1 \end{bmatrix})

哈达玛门扩展了量子电路可能的状态范围，这很重要，因为状态的扩展为寻找捷径以实现更快计算创造了可能。不过，量子力学表明，即使掌握了完整的物理定律或粒子的初始条件，我们也无法确定系数α和β的值，最多只能计算概率。

直接使用哈达玛门生成随机比特效率较低，更好的方法是编写Qiskit Python脚本来创建电路。以下是生成100个8位随机数的量子程序示例：

############################# import sys,time from qiskit import * # Generate an 2**n bit random number where n = # of qubits def qrng(n): # create n qubit(s) quantum_r = QuantumRegister(n, "qr") # create n classical registers