量子计算机具有哪些优势,量子计算机的优点是什么

2021-01-10 19:31:16 字数 4829 阅读 6989

1楼:广西师范大学出版社

把量子力学和计算机结合起来的可能性,是在1982年由美国著名物理学家理查德.费因曼首次发现的。不久之后,英国牛津大学的物理学家戴维.

多伊奇,于1985年初步阐述了量子计算机的概念,并指出,量子并行处理技术会大大提高传统计算机的功能。

量子计算机最根本的优势在于,它是利用比分子更小的原子,作为最基本的数据单位来进行运算。美国、英国和以色列等国家,都先后开展了有关量子计算机的基础研究。

虽然分子、光子和量子计算机的研究才刚刚起步,它们究竟具有什么样的功能也并不清楚,但科学家们却都充满信心,各国**也非常支持他们的科研工作。在全世界的关注和支持下,这几种新型计算机都将在未来一二十年内,取得突破性进展,并以独特的形象与我们见面。

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。。

量子计算机相对于传统的计算机有着怎样的优势?

4楼:**悦悦

目前,传统计算机发展中已经逐渐遭遇功耗墙、通信墙等一系列问题,传统计算机的性能增长越来越困难。因此,探索全新物理原理的高性能计算技术的需求就应运而生。

量子计算是一种基于量子效应的新型计算方式。基本原理是以量子位作为信息编码和存储的基本单元,通过大量量子位的受控演化来完成计算任务。所谓量子位就是一个具有两个量子态的物理系统,如光子的两个偏振态、电子的两个自旋态、离子(原子)的两个能级等都可构成量子位的两个状态——晶体管只有开/关状态,也就是要么是0状态,要么是1状态;而基于量子叠加性原理,一个量子位可以同时处于0状态和1状态。

由于量子纠缠的原因——处于纠缠态的两个粒子有一个奇妙特性,一旦对其中一个粒子进行测量确定了它的状态,那么就立即知道另一个粒子所处的状态,因此,当量子系统的状态变化时,叠加的各个状态都可以发生变化。

举例来说,因为1个量子位同时表示0和1两个状态,7个这样的量子态就可以同时表示128个状态。n个量子位可同时存储2的n次方个数据,数据量随n呈指数增长。同时,量子计算机操作一次等效于电子计算机要进行2的n次方次操作的效果……等于是一次演化相当于完成了2的n次方个数据的并行处理,这就是量子计算机相对于经典计算机的优势。

量子计算机具有极大超越经典计算机的超并行计算能力。例如,求一个300位数的质因数,目前最好的经典计算机可能需要上千年的时间来完成,而量子计算机原则上可以在很短的时间内完成。因此,量子计算在核爆模拟、密码破译、材料和微纳制造等领域具有突出优势,是新概念高性能计算领域公认的发展趋势。

5楼:烂事

量子计算机

具有极大超越经典计算机的超并行计算能力。例如,求一个300位数的质因数,目前最好的经典计算机可能需要上千年的时间来完成,而量子计算机原则上可以在很短的时间内完成。因此,量子计算在核爆模拟、密码破译、材料和微纳制造等领域具有突出优势,是新概念高性能计算领域公认的发展趋势。

6楼:更优惠均均获

与经典计算机不同,量子计算机可以做任意的幺正变换,

7楼:nice小超

量子计算机可以进行各种的分量变换,而且计算速度也比传统计算机快,还能同时将计算全部进行完成。

8楼:柚子蜂蜜

量子计算机具有极大超越经典计算机的超并行计算能力。

9楼:爱看**的昕

量子计算机(quantum***puter)是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息,运行的是量子算法时,它就是量子计算机。

10楼:各行各业好突然

量子计算机的运行技术速度比传统计算机要快得多

11楼:逛逛街辅导费

量子计算机对每一个叠加分量进行变换,所有这些变换同时完成,

12楼:最爱

量子计算机相对于手机,它的速度是非常的快,这个是它的一个优势

13楼:匿名用户

它的速度化提升很多,相对会非常的快

14楼:小兔子

所谓量子位就是一个具有两个

量子态的物理系统,如光子的两个偏振态、电子的两个自旋态、离子(原子)的两个能级等都可构成量子位的两个状态——晶体管只有开/关状态,也就是要么是0状态,要么是1状态;而基于量子叠加性原理,一个量子位可以同时处于0状态和1状态。由于量子纠缠的原因——处于纠缠态的两个粒子有一个奇妙特性,一旦对其中一个粒子进行测量确定了它的状态,那么就立即知道另一个粒子所处的状态,因此,当量子系统的状态变化时,叠加的各个状态都可以发生变化。

15楼:猫西北和狗东西

量子计算机可以进行各种的分量变换

简述量子计算机的优点。

16楼:匿名用户

节省时间。首先量子计算机处理数据不象传统计算机那样分步进行,而是

同时完成,这样就节省了不少时间,适于大规模的数据计算。传统计算机随着处理数据位数的增加所面临的困难线形增加,要分解一个129位的数字需要1600台超级计算机联网工作8个月,而要分解一个140位的数字所需的时间要几百年。但是利用一台量子计算机,在几秒内就可得到结果。

体积小,集成率高。随着信息产业的高度发展,所有的电子器件都在朝着小型化和高集成化方向发展,而作为传统计算机物质基础的半导体芯片由于晶体管和芯片受材料的限制,体积减小是有个限度的。而每个量子元件尺寸都在原子尺度,由它们构成的量子计算机,不仅运算速度快,存储量大、功耗低,体积还会大大缩小。

故障时的自我处理能力强。系统的某部分发生故障时,输入的原始数据会自动绕过,进入系统的正确部分进行正常运算,运算能力相当于1000亿个奔腾处理器,运算速度比现有的计算机快100倍。

量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息,运行的是量子算法时,它就是量子计算机。量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究。

研究可逆计算机的目的是为了解决计算机中的能耗问题。量子计算机应用的是量子比特,可以同时处在多个状态。

量子计算机,早先由理查德·费曼提出,一开始是从物理现象的模拟而来的。可他发现当模拟量子现象时,因为庞大的希尔伯特空间使资料量也变得庞大,一个完好的模拟所需的运算时间变得相当可观,甚至是不切实际的天文数字。理查德·费曼当时就想到,如果用量子系统构成的计算机来模拟量子现象,则运算时间可大幅度减少。

量子计算机的概念从此诞生。

17楼:覃泽哆麼雄

计算速度更快,

体积更小,

更省电,

拓展空间更大。。。

量子计算机有什么实际的应用意义,为什么说量子计算机尚无实际用途

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