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第279章 量子计算机

基于量子隐形传态过程,可以实现多端分布运算,构成量子因特网。

薛定谔“猫”和EPR佯谬

量子力学的诞生深刻地改变了人类社会:在20世纪推动了社会发展的核能、激光、半导体等高科技,都是源于量子力学。

然后,自然界是否确实按照量子理论的规律运行?

以爱因斯为代表的一方始终认定量子力学不是完备的理论,“上帝是不会玩骰子的”,而以ge本哈根学派领袖bi尔为代表的另一方则坚信量子理论的正确性。

量子客体的波粒两象性迫使人们不得不引入波函数(量子态)来描述量子客体的状态。

著名物理学家费man曾指出:量子力学的精妙之处在于引入几率幅(即量子态)的概念。

事实上,量子世界的千奇百怪的特性正是起源于这个量子态,而关于量子理论的长期激烈争论的焦点也在这个量子态。

普通的数字计算机在0和1的二进制系统上运行,称为“比特”(bit)。

但量子计算机要远远更为强大。

它们可以在量子比特(qubit)上运算,可以计算0和1之间的数值。

假想一个放置在磁场中的原子,它像陀螺一样旋转,于是它的旋转轴可以不是向上指就是向下指。

常识告诉我们:原子的旋转可能向上也可能向下,但不可能同时都进行。

但在量子的奇异世界中,原子被描述为两种状态的总和,一个向上转的原子和一个向下转的原子的总和。

在量子的奇妙世界中,每一种物体都被使用所有不可思议状态的总和来描述。

想象一串原子排列在一个磁场中,以相同的方式旋转。如果一束激光照射在这串原子上方,激光束会跃下这组原子,迅速翻转一些原子的旋转轴。

通过测量进入的和离开的激光束的差异,我们已经完成了一次复杂的量子“计算”,涉及了许多自旋的快速移动。

从数学抽象上看,量子计算机执行以集合为基本运算单元的计算,普通计算机执行以元素为基本运算单元的计算(如果集合中只有一个元素,量子计算与经典计算没有区别)。

以函数y=f(x),x∈A为例。量子计算的输入参数是定义域A,一步到位得到输出值域B,即B=f(A);经典计算的输入参数是x,得到输出值y,要多次计算才能得到值域B,即y=f(x),x∈A,y∈B。

量子计算机有一个待解决的问题,即输出值域B只能随机取出一个有效值y。

虽然通过将不希望的输出导向空集的方法,已使输出集B中的元素远少于输入集A中的元素,但当需要取出全部有效值时仍需要多次计算。

1,量子态, quatum State

2.,,量子叠加态, Quantum superposition

3,量子比特, Qubit

4,幺正变换 Unitary Transformation

5,量子逻辑, Quantum Logic

6,量子门, Quantum Gate (对应于传统的逻辑门,其实就是一些特殊的正变换)

7,量子算法, quantum Algorithm (当然量子计算机也能实现传统的算法)

目前的计算机处理的是二进制的“位”(bit),只有两种状态,0或1;而量子计算机则用“量子位”(qubit)来编码和计算。

一个量子位,可以是1,也可以是0,还可以同时是1与0的某种叠加状态(由叠加权重的不同,这种叠加态理论上可以是无穷多的,但实际中很难调整权重,一般就是各占一半的权重或说比例)。

一般来说,一台量子计算机能够同时具有的状态是2的以量子位为次数的乘幂。上段中,2个量子位,同时处于的状态数就是2的2次方,是4;若是3个量子位,则同时状态数是2^3=8……

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