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特定于量子的数据类型

本主题介绍了 Qubit 类型，还介绍了有点特定于量子域的其他两个类型：Pauli 和 Result。

量子比特

Q# 将量子比特视为不透明项，可以传递给函数和运算，但只能通过将它们传递给目标量子处理器的本机指令来与之交互。 此类指令始终以运算的形式定义，因为它们的意图是修改量子状态。 要求函数只能调用其他函数而不能调用运算，强制实施尽管可将量子比特作为输入参数传递，函数也不能修改量子状态这一限制。

Q# 库是针对一组标准的内在运算（未为语言中的实现提供定义的运算）编译的。 在指定目标时，根据执行目标的本机指令表示这些运算的实现将由编译器链接。 因此，Q# 程序组合目标计算机定义的这些运算，以创建新的、更高级别的运算来表示量子计算。 这样，借助 Q# 可十分轻松地表达量子和混合量子传统算法的基础逻辑，同时对于目标计算机及其量子状态实现的结构也很有普遍性。

在 Q# 本身内部的 Q# 中，没有任何类型或构造表示量子状态。 一个量子比特表示量子计算机中最小的可寻址物理单元。 因此，量子比特是一个生存期很长的项，Q# 不需要线性类型。 因此，我们不会在 Q# 中显式引用状态，而是描述程序如何变换状态，例如，通过应用 X 和 H 之类的运算。 类似于图形着色器程序累积每个顶点的变换描述，Q# 中的量子程序累积量子状态的变换，这些状态表示为对目标计算机内部结构的完全不透明引用。

Q# 程序无法内省量子比特的状态，因此完全不知道量子状态是什么或如何实现某种状态。 程序可以调用 Measure 之类的运算来获知有关计算量子状态的信息。

Pauli

类型 Pauli 的值指定单量子比特 Pauli 运算符；可能的值为 PauliI、PauliX、PauliY 和 PauliZ。 Pauli 值主要用于指定量子度量基础。

结果

Result 类型指定量子测量的结果。 Q# 通过在单量子比特 Pauli 运算符的生成结果中提供测量来反映大多数量子硬件；值为 Zero 的 Result 表示测量了 +1 特征值，值为 One 的 Result 表示测量了-1 特征值。 也就是说，Q# 以 -1 次幂的形式表示特征值。 这种约定在量子算法社区中更常见，因为它更接近于经典比特。