這是一部基於 IBM QxQ 量子基礎課程的筆記，將從最基本的數學基礎延伸到量子相關內容。量子應用的層面相當廣泛，從醫療、通訊、金融服務、交通、AI、天氣預報，甚至於加密演算法，皆有其可觀之處。此文章將由淺入深，介紹量子學習相關的內容以及演算方法。

Quantum Computing Basic

量子運算的核心精神是利用量子的相關物理特性，如干涉(intervene)、糾纏(entanglement)與疊加(superstition)等，來進行傳統電腦(classical computers)所無法進行的快速運算。現今最為有名的應用為整數分解(integer factorization)，其可應用於破解傳統非對稱式加密演算法 RSA 的核心加密要素-大數分解。

Introduce of Quantums

量子計算系統運用了量子位元(Qubit)來進行訊息的傳遞。傳統電腦運算系統運用數字 0 與 1 來表達訊息，且在某一時間點僅存在一種狀態。而與傳統電腦相對而言，量子電腦(Quantum Computer)特殊的地方便在於其可同時對 0 與 1 進行運算，成為一種 0 與 1 同時存在的狀態，稱之為疊加態(superstition)。

Quantum Computing’s History

量子運算最早可追溯至 1980 年初的 Paul Banioff 提出量子力學模型(quantum mechanical model)的圖靈機(Turing machine)。在其之後，著名物理學家 Richard Feynman 與 Yuri Manin 提出量子計算機有潛力突破傳統電腦的限制，模擬傳統計算機(Computer)所無法達成的事情。這也成功造就了量子技術的蓬勃發展。

Qunatum’s Application

量子應用的相關層面可說是十分廣泛，舉凡醫學(Medicine)、藥學(Pharmacy)、經濟(Finance)、天氣(Weather)等生活中的應用，以及最不可或缺的資訊類別，如人工智慧(Artificial Intelligence)、密碼學(Cryptography)，量子運算正在每個領域中悄悄蔓延。量子運算將大幅減少傳統電腦所需負擔的計算時間，這同時也減少了公司金錢的支出。