量子计算机可以干什么,量子计算机的优点是什么

2021-01-10 19:31:15 字数 4836 阅读 6532

1楼:花栀丨

量子计算机中的 量子比特不

仅仅可以是0 (写作) 和 1 (), 还可以是叠加的, 这种叠加究竟是怎么回事请参看量子力学. 从而量子计算机可以实现几乎是无限并行度的并行计算. 当然直接说一台量子计算机相当于无限大的并行阵列又是不正确的, 比起后者还是有些限制.

(可以接受的时间内)"无法处理的问题" 有很多, 最为知名的是大数的因数分解. 经典计算机至今没有找到多项式时间内的算法, 但量子计算机可以实现多项式时间的shor算法

如果得到了普及... 普及这不好说, 就说实用级别的量子计算机做出来了, 那么现在市面上绝大多数的非对称加密算法在它面前不堪一击... 同时对于量子过程的模拟会变得容易得多, 大约做化学做材料的会非常开心?

量子计算机的优点是什么

2楼:戴闻鸡起舞

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。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)。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> + b1> ,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。

与经典情况类似,量子比特也可以构成比特串。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。量子比特的构成可以利用光子的偏振,也可以利用**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)。

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。对某些问题,量子计算机可以做得比经典计算机快。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。

关于量子计算,原本只有学术方面的兴趣。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。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。

理论表明:如果使用量子计算机**模拟量子系统,其求解速度将以指数方式提高。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。

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”。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。

纠缠是指两个粒子密切相关。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> 。

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。利用相互纠缠的量子对,可以对信息传输进行加密或解密。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。

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。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。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)。

对于出错几率的上限已经有了一个共识,即应小于0.0001。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。

利用8个**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)。预计,在极低温条件下**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**模拟。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。

(戴闻 编译自 nature 463(2010):441-443 )

3楼:海孤奇思

存储信息量大,能耗低,运算快,精确度高,寿命长。。

量子计算机的工作原理和运用?

4楼:匿名用户

量子计算机,顾名思义,就是实现量子计算的机器。要说清楚量子计算,首先看经典计算。经典计算机从物理上可以被描述为对输入信号序列按一定算法进行变换的机器,其算法由计算机的内部逻辑电路来实现。

经典计算机具有如下特点:

其输入态和输出态都是经典信号,用量子力学的语言来描述,也即是:其输入态和输出态都是某一力学量的本征态。如输入二进制序列0110110,用量子记号,即|0110110>。

所有的输入态均相互正交。对经典计算机不可能输入如下叠加态:c1|0110110 >+ c2|1001001>。

经典计算机内部的每一步变换都演化为正交态,而一般的量子变换没有这个性质,因此,经典计算机中的变换(或计算)只对应一类特殊集。

相应于经典计算机的以上两个限制,量子计算机分别作了推广。量子计算机的输入用一个具有有限能级的量子系统来描述,如二能级系统(称为量子比特(qubits)),量子计算机的变换(即量子计算)包括所有可能的么正变换。因此量子计算机的特点为:

量子计算机的输入态和输出态为一般的叠加态,其相互之间通常不正交;

量子计算机中的变换为所有可能的么正变换。得出输出态之后,量子计算机对输出态进行一定的测量,给出计算结果。

由此可见,量子计算对经典计算作了极大的扩充,经典计算是一类特殊的量子计算。量子计算最本质的特征为量子叠加性和量子相干性。量子计算机对每一个叠加分量实现的变换相当于一种经典计算,所有这些经典计算同时完成,并按一定的概率振幅叠加起来,给出量子计算机的输出结果。

这种计算称为量子并行计算。

无论是量子并行计算还是量子模拟计算,本质上都是利用了量子相干性。遗憾的是,在实际系统中量子相干性很难保持。在量子计算机中,量子比特不是一个孤立的系统,它会与外部环境发生相互作用,导致量子相干性的衰减,即消相干(也称“退相干”)。

因此,要使量子计算成为现实,一个核心问题就是克服消相干。而量子编码是迄今发现的克服消相干最有效的方法。主要的几种量子编码方案是:

量子纠错码、量子避错码和量子防错码。量子纠错码是经典纠错码的类比,是目前研究的最多的一类编码,其优点为适用范围广,缺点是效率不高。

迄今为止,世界上还没有真正意义上的量子计算机!

5楼:匿名用户

量子计算机是不是功能比经典计算机强大我们目前在计算理论上还没有严格证明。另外真正意义上的量子计算机已经在实验室诞生了。

能不能简单介绍一下量子计算机与普通计算机的区别?

6楼:光辉

1,量子计算机的特点主要有运行速度较快、而普通计算机速度慢。

2,量子计算机处置信息能力较强、应用范围较广。一般计算机比较起来就慢一些。

3,量子计算机信息处理量愈多,对于量子计算机实施运算也就愈加有利,也就更能确保运算具备精准性,但是普通计算机处理量越多就负载越大,就会变慢。

量子计算机,简单地说,它是一种可以实现量子计算的机器,是一种通过量子力学规律以实现数学和逻辑运算,处理和储存信息能力的系统。

它以量子态为记忆单元和信息储存形式,以量子动力学演化为信息传递与加工基础的量子通讯与量子计算,在量子计算机中其硬件的各种元件的尺寸达到原子或分子的量级。量子计算机是一个物理系统,它能存储和处理关于量子力学变量的信息。而普通计算机传统计算机是通过集成电路中电路的通断来实现0、1之间的区分。

如同传统计算机是通过集成电路中电路的通断来实现0、1之间的区分,其基本单元为硅晶片一样,量子计算机也有着自己的基本单位——昆比特。昆比特又称量子比特,它通过量子的两态的量子力学体系来表示0或1。

比如光子的两个正交的偏振方向,磁场中电子的自旋方向,或核自旋的两个方向,原子中量子处在的两个不同能级,或任何量子系统的空间模式等。量子计算的原理就是将量子力学系统中量子态进行演化结果。

扩展资料

20世纪80年代初期,benioff首先提出了量子计算的思想,他设计一台可执行的、有经典类比的量子turing机量子计算机原理——量子计算机的雏形。

2017年3月6日,ibm宣布将于年内推出全球首个商业“通用”量子计算服务ibm。ibm表示,此服务配备有直接通过互联网访问的能力,在药品开发以及各项科学研究上有着变革性的推动作用,已开始征集消费用户。除了ibm,其他公司还有英特尔、谷歌以及微软等,也在实用量子计算机领域进行探索。

2017年5月3日,中国科学院潘建伟团队构建的光量子计算机实验样机计算能力已超越早期计算机。此外,中国科研团队完成了10个超导量子比特的操纵,成功打破了目前世界上最大位数的超导量子比特的纠缠和完整的测量的记录。

7楼:迷恋以成伤

计算载体的不同,普通计算机的载体是集成电路,应用的是电路分析,量子计算机的载体是分子原子甚至更小的基本粒子,应用的量子相干性,但计算原理是一样的,和几千年前的算盘如出一辙

量子计算机有哪些不可行性,

8楼:匿名用户

量子计算机

的特点为:量子计算机的输入态和输出态为一般的叠加态,其相互之间通常不正交;量子计算机中的变换为所有可能的么正变换。得出输出态之后,量子计算机对输出态进行一定的测量,给出计算结果。

由此可见,量子计算对经典计算作了极大的扩充,经典计算是一类特殊的量子计算。量子计算最本质的特征为量子叠加性和量子相干性。量子计算机对每一个叠加分量实现的变换相当于一种经典计算,所有这些经典计算同时完成,并按一定的概率振幅叠加起来,给出量子计算机的输出结果。

这种计算称为量子并行计算。

9楼:匿名用户

量子计算机其实并没有完全实现,现在大多都是实验型,量子基本上会互相干扰即退相干会影响实际效率,再者不像普通计算机那么容易自检。

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