量子计算机的优点是(量子计算机的优点)
1、量子计算机在最近的nature 周刊上,来自美国标准技术研究院的Emanuel Knill,以问答的方式介绍了关于量子计算机的基础知识,并且对发展前景做出了展望。
2、现综述如下:在传统(或经典)计算机中,信息用0 和 1 组成的字符串表示(每位一个比特,不是0就是1)。
3、量子比特与经典的区别在于,前者应用了叠加原理 ;以至于量子比特可以是0 和 1的任意组合,例如:W?>= ?a? 0>+ b?1>其中 a 和 b 分别代表相干叠加态中? 0>态和?1>态的比例系数。
4、与经典情况类似,量子比特也可以构成比特串。
5、基于量子相干效应,满足 a^2 +b^2 = 1条件的系数取值有无穷多组,因此量子比特串所代表的信息得以大大丰富。
6、量子比特的构成可以利用光子的偏振,也可以利用被捕获离子(或原子)的能级,还可以利用超导线路(其中包括与电荷量相关的Cooper对箱,以及与环流方向相关的左/右旋环流之叠加态)。
7、对量子信息的物理操控,包括对量子比特状态的初始化、逻辑门控制以及状态测量等。
8、对某些问题,量子计算机可以做得比经典计算机快。
9、但对于 “词处理” 一类的问题,考虑到要另外耗费量子比特操控资源,量子计算机不具有速度优势。
10、关于量子计算,原本只有学术方面的兴趣。
11、1994年Peter Shor设计了一个非常有效的量子运算法则,用于将大数分解成两个素数因子;之后引出了一系列有关使用量子系统求解 “甲骨文问题” 的研究成果。
12、Peter Shor的算法可以轻易破解当今在互联网上普遍使用的通信密码,这使得圈内专家开始评估构建量子计算机的可行性。
13、理论表明:如果使用量子计算机仿真模拟量子系统,其求解速度将以指数方式提高。
14、此外,对于最佳化以及积分问题,量子计算机的加速能力也是明显的。
15、为构建量子计算机,首先要求量子比特与环境隔绝,避免“退相干”。
16、使用逻辑门操控量子比特是我们所要做的,但退相干则引入误差。
17、纠缠是指两个粒子密切相关。
18、首先A粒子和B粒子必须分别处于叠加态,纠缠量子对的状态可(例如)表示为:状态AB>= ? 0A0B>± 1A1B>和 ?状态AB>= ? 0A1B>± 1A0B>
19、更重要的是,如果我们对A粒子的状态进行测量得到的结果是0,则B粒子必将坍缩到 ?1>态,反之亦然。
20、利用相互纠缠的量子对,可以对信息传输进行加密或解密。
21、然而,纠缠的应用对增强量子计算机的功能而言,尚没有圈内的共识。
22、对量子比特做出精确的物理操控,是量子计算机给出正确结果的关键。
23、我们不可能纠正每一个可能发生的错误,最终的量子纠错测试应在一台规模化的量子计算机上完成。
24、量子计算机出错的途径比经典计算机更多,纠错任务的完成要求附加许多硬件(如量子比特和逻辑门)。
25、对于出错几率的上限已经有了一个共识,即应小于0.0001。
26、目前,还没有足够精确的量子逻辑门被展示,这也是业界所面临的一大挑战。
27、利用8个被捕获的离子构成8位量子比特串,在这台迷你尺寸的量子计算机(只能算得上是量子寄存器)上,研究者已经展示了它分解 “大数” 的能力(15 = 3×5)。
28、预计,在极低温条件下被捕获的原子阵列(作为量子比特阵列),将很快被用于量子过程的仿真模拟。
29、Emanuel Knill乐观地估计,在他有生之年可以看到:能够完成有趣运算的量子设备。
30、(戴闻 编译自 Nature 463(2010):441-443 )。