量子机器学习可视化实验室
量子比特、量子门、纠缠、变分算法、量子核、量子神经网络到量子优势 — 以可交互 SVG 呈现量子计算与机器学习交叉领域的核心概念。
01
量子比特基础
经典比特只能是 0 或 1,量子比特可处于 |0⟩ 与 |1⟩ 的叠加态。点击切换经典比特、量子比特、叠加态与 Bloch 球可视化。
经典比特
0 或 1 · 确定性
n 比特表示 2ⁿ 中的一个状态
量子比特
α|0⟩+β|1⟩ · 叠加
|α|²+|β|²=1 概率幅归一
Bloch 球
单位球面表示
任一纯态对应球面一点
指数空间
n 量子比特 = 2ⁿ 维
量子并行计算的基础
02
量子门操作
量子门是作用在量子比特上的酉变换。Hadamard 门创造叠加,CNOT 门创造纠缠,Pauli 门实现翻转与相位。点击查看各门操作效果。
03
量子纠缠
纠缠态下多个量子比特的状态不可独立描述。贝尔态是最简单的两比特纠缠态,CHSH 不等式实验验证了量子非定域性。点击探索纠缠现象。
04
变分量子算法 (VQA)
VQA 是经典-量子混合优化框架:参数化量子电路计算期望值,经典优化器更新参数以最小化代价函数。点击启动混合优化循环动画。
05
量子核方法
量子核方法将经典数据通过量子特征映射编码到高维希尔伯特空间,利用量子态内积计算核函数 K(xᵢ,xⱼ)=|⟨φ(xᵢ)|φ(xⱼ)⟩|²。点击查看映射与核矩阵。
06
量子神经网络
量子神经网络以参数化量子电路为骨干,通过参数移位法则计算梯度实现反向传播训练。点击查看网络结构、前向传播与梯度计算。
07
量子优势分析
量子计算对特定问题提供指数或多项式加速。点击对比量子与经典算法的计算复杂度,了解量子优势的边界与条件。
08
应用前景
量子机器学习在量子化学模拟、组合优化、密码学与药物发现等领域展现巨大潜力。点击切换不同应用场景可视化。
量子化学
分子基态能量模拟
VQE 算法 · 化学键精确计算
组合优化
QAOA 求解 NP 问题
物流、金融、调度优化
密码学
Shor 算法破译 RSA
推动后量子密码发展
药物发现
分子对接与筛选
加速新药研发周期