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序言

我們已經(jīng)看到了單量子比特和單量子比特門的一些有趣的效果，但量子計算的真正力量是通過量子比特之間的相互作用實現(xiàn)的。在本節(jié)中，我們將介紹多量子比特門，并探索多量子比特系統(tǒng)的有趣行為。

通常，可以直接在硬件中實現(xiàn)的門將只作用于一個或兩個量子比特。在我們的電路中，我們可能希望使用復雜的門，作用于大量的量子比特。幸運的是，這將不是一個問題。有了硬件提供給我們的一個和兩個量子比特門，我們就有可能建立任何其他門。

在本章中，我們將首先介紹最基本的多量子比特門，以及用于描述和分析它們的數(shù)學。然后我們將展示如何證明這些門可以被用來創(chuàng)建任何可能的量子算法。本章最后通過研究量子門的小規(guī)模使用得出結(jié)論。例如，我們將看到如何從單量子比特和雙量子比特操作建立像Toffoli這樣的三量子比特門。

*這是一個有3個量子比特(q0,q1,q2)的Toffoli。在這個電路示例中，q0與q2相連，但q0與q1不相連。