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量子计算交互教学实验台

拖放量子门 · 实时 Bloch 球 · 从实验中理解量子叠加与纠缠

选择一个实验开始

量子门 0 门

单量子比特

Hadamard

Pauli-X

Pauli-Y

Pauli-Z

S Gate

T Gate

旋转门（可调角度）

R_x

Rotate-X

R_y

Rotate-Y

R_z

Rotate-Z

双量子比特

⊕

CNOT

Control-Z

SWAP

测量

Measure

线路管理

预置线路

量子线路画布深度 0

量子态可视化

Bloch 球

密度矩阵 ρ

纠缠图

排列

⟨X⟩

0.00

⟨Y⟩

0.00

⟨Z⟩

1.00

θ 极角

0.0°

φ 方位角

0.0°

P(|0⟩)

1.000

P(|1⟩)

0.000

|0⟩ 基态北极点 · 测量恒得 |0⟩

|ψ⟩ = cos(θ/2)|0⟩ + e^iφ·sin(θ/2)|1⟩

= 1.000|0⟩ + e^i·0.0°·0.000|1⟩

|α|²+|β|²=1 · 北极=|0⟩ · 南极=|1⟩ · 赤道=等权叠加

测量概率分布 |0⟩

态矢量分量

关注比特

（最多选 4 个）

RE(ρ) 实部热图

IM(ρ) 虚部热图

单比特冯诺依曼熵（量化与其余比特的纠缠）

量子导师 · DeepSeek

物理意义

优化建议

量子纠缠

Bloch 球

线路诊断

Qubit

在线

你好！我是 Qubit，你的量子计算导师。当前所有比特处于基态 |0⟩。

从左侧拖一个 H 门到线路上开始实验——Bloch 球会实时演示量子态的旋转。

分子与参数配置

选择哈密顿量

H₂

2 qubits

HeH⁺

2 qubits

LiH

4 qubits

BeH₂

6 qubits

H₂O

8 qubits

优化器参数

优化器

最大迭代 80

Ansatz 深度 2

Ansatz 类型

—

当前能量（Hartree）

精确值: -1.1372 误差: —

能量景观 & 收敛曲线

等待运行...

θ₁/θ₂ 切片 · 拖拽旋转 · 滚轮缩放

迭代次数

待开始

状态

—

误差率

⚠ 检测到梯度消失（Barren Plateau）：梯度方差 < 10⁻⁴，优化可能停滞。建议调整 Ansatz 结构或降低电路深度。

Ansatz 线路与梯度

Hardware-Efficient Ansatz（2层）

q₀ ──Ry(θ₁)──●──────────Rz(θ₄)──
q₁ ──Ry(θ₂)──⊕──Ry(θ₃)──●──────

参数梯度 ∂E/∂θᵢ

∂E/∂θ₁	—
∂E/∂θ₂	—
∂E/∂θ₃	—
∂E/∂θ₄	—

图结构编辑器 Max-Cut 问题

节点模式：单击空白添加 / 双击节点删除 · 连边模式：点击两节点连边 / 再次点击同对删边 / 点击边删边

暂无边，请在画布连边或用上方选择器添加

Max-Cut 问题：将节点分为两组，使组间边最多

节点: 0 | 边: 0 | 最优割: —

QAOA 参数

p 层数（当前仅支持 p=1） 1

最优 γ（结果） 45°

最优 β（结果） 30°

近似比收敛曲线

迭代次数

—

近似比 r

—

当前割值

最优 r=1.0 QAOA 收敛曲线

理论基础

QAOA p=1 Ansatz：
|ψ(γ,β)⟩ = e^-iβB e^-iγC |+⟩^⊗n
C = Σ_(ij)∈E (I−Z_iZ_j)/2 B = Σ_i X_i

测量结果分布

绿色柱 = 最优割方案，高度 = 测量概率

🔍 点击图表可放大查看

最优解可视化

运行 QAOA 后显示最优割方案。
绿色节点 = 集合 S 蓝色节点 = 集合 S̄

对应量子线路（p=1）

等待图构建...

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QUANTUM EDUCATION PLATFORM

用交互实验，理解量子计算

量子力学不再只存在于教科书——在这里，你可以亲手搭建量子线路、观察量子态演化，像真正的量子工程师一样做实验。

什么是量子计算

经典计算机用比特（0 或 1）处理信息；量子计算机的基本单元是量子比特（qubit）——它可以同时处于 0 和 1 的叠加态，并通过量子纠缠在多个比特之间建立关联。这两种性质让量子计算在密码破解、分子模拟、优化问题等领域展现出经典计算机无法比拟的加速潜力。目前全球顶尖科技公司（IBM、Google、华为）都在加速布局量子硬件与软件生态。

本平台能帮你做什么

🔬

量子线路编辑器

拖拽门到画布，自由搭建任意量子线路，支持最多 8 个量子比特

🌐

Bloch 球实时可视化

每放置一个门，量子态在三维 Bloch 球上即时更新，直观感受叠加与相位

⚛️

VQE 变分量子算法

真实模拟 H₂、LiH 等分子的基态能量求解，体验量子化学前沿方法

🤖

AI 量子导师

放置门后自动讲解物理含义，也可随时提问量子力学概念

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一键生成可在本地运行的 Qiskit / MindQuantum 代码，无缝对接真实量子平台

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