量子信息与经典信息有很大不同，以比特为缩影，在许多引人注目和不熟悉的方式上。经典信息的基本单位是位，而量子信息最基本的单位是量子比特。经典信息使用香农熵测量，而量子力学模拟物是冯·诺伊曼熵。给定一个具有密度矩阵的量子力学系统的统计集成，它由经典信息理论中的许多相同的熵测度给出，也可以推广到量子情况，例如霍尔沃熵和条件量子熵。

与经典的数字状态（离散）不同，量子比特是连续值的，可以通过布洛赫球面上的方向来描述。尽管以这种方式连续估值，但量子比特是量子信息的最小可能单位，尽管量子比特状态是连续值的，但不可能精确测量值。五个著名的定理描述了量子信息操纵的局限性。

1. 无比例定理，该定理指出，量子位不能（完全）转换为经典比特；也就是说，它不能完全“读取”。

2. 无克隆定理，防止任意量子比特被复制。

3. 不删除定理，防止删除任意量子比特。

4. 不广播定理，它防止任意量子比特传递给多个接收者，尽管它可以从一个地方传输到另一个地方（例如通过量子传送）。

5. 无隐藏定理，它证明了量子信息的守恒。

这些定理证明了宇宙中的量子信息是守恒的。它们为量子信息处理开辟了可能性。

量子位的状态包含其所有信息。这种状态经常以布洛赫球面上的向量表示。这种状态可以通过应用线性变换或量子门来改变。这些变换被称为布洛赫球面上的旋转。虽然经典门对应于布尔逻辑的常见操作，但量子门是物理算子。

由于量子系统的波动性和复制状态的不可能性，存储量子信息比存储经典信息困难得多。然而，随着量子误差校正的使用，量子信息原则上仍然可以可靠地存储。量子纠错码的存在也导致了容错量子计算的可能性。

经典位可以通过使用量子门编码并随后从量子位的配置中检索。单量子比特本身只能传达一点关于其制备的可访问的经典信息。这是霍莱沃定理。然而，在超密集的编码中，发送方通过对两个纠缠的量子位之一采取行动，可以向接收方传输两个关于其联合状态的可访问信息。

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文章来源：天狐定制

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