【《计算》阅读体验】量子计算

2024-7-13 22:15:52 409 量子计算

0 鉴于本书叙述内容着实很丰富，带有科普性质。这里选择感兴趣也是当前科技前沿的量子计算进行阅读学习分享。量子计算机操作的是量子比特，可以基于量子的特性大幅提升并行计算能力，从而其被公认为具备了超越经典计算机的能力。量子计算的重要性在于三点。首先，量子计算对强丘奇-图灵论题提出了明确挑战。强丘奇-图灵论题断言，任何可物理实现的计算装置都可以被图灵机模拟,而计算速度至多下降一个多项式因子。其次，经典计算可以看作量子计算的一个特例，所有经典计算都可以在量子计算机上模拟。最后，量子计算直接操作的是物理对象本身，即量子比特，而并非如数字计算机一般，通过数字化建模来发挥作用。量子特性量子在测量前可能处于叠加态,这是量子力学既令人难以理解又威力无穷的地方。由于量子具有波粒二象性，因此可以把量子描述为一个波函数，测量前处于看加态的波函数，测量后将坍缩为本征态。量子的纠缠性：两个量子如果发出纠缠,测量其中一个,另一个的状态也将随之发生变化,这种变化的影响无关距离。量子纠缠如今已经成为量子信息理论的基础,可以用在量子通信的量子隐形传态和超密编码中。从信息论的角度看，纠缠是一种新的信息编码方式，一对纠缠粒子的信息不是在每个粒子中局部编码的，而是在两者的相关性中编码的。由于测量量子后得到的状态是真随机的，无法控制纠缠的电子上旋还是下旋，因此量子纠缠无法用来传递信息。但是量子隐形传态可以将纠缠量子的状态借助经典线路传递过去，在远端重构该状态的量子，这样依然没有超光速。目前中国的潘建伟院士的团队成功实现了三元的量子隐形传态,即3个维度的量子状态,但是离复刻一个物体比如人(由10^28个粒子组成)，依然相当遥远. 量子的叠加态、纠缠性是量子计算强大的基础，尤其是量子的叠加态，可以发挥强大的并行性优势。计算是状态之间的转移,量子计算是让量子处于叠加态经过多个量子相互作用的过程，最后输出结果。量子计算和经典计算的主要差别在于，量子计算基于量子比特，充分发挥了最子的所有特性。经典计算中的比特(bit)是一个信息单位，每个比特有1或0两状态，要么是1，要么是0。与经典计算的比特只能有一个状态不同,量子比特(qubi可以是1和0的叠加态，既是1又是0，这就增强了量子计算的计算能力。量子优势采用矩阵可以描述量子计算的算子。对应于经典图灵机，量子图灵机将计算的状态推广到了希尔伯特空间,希尔特空间是完备的内积空间，是有限维欧几里得空间的推广。多伊奇也是最早提出量子算法来证明，相对于经典算法，量子算法更快的人他研究的问题属于查询问题，在函数是黑盒的情况下，尝试通过输入和输出来判函数的类型。量子算法设定了一个误差概率范围的边界，在一定误差概率范围内和多项式时间内，用经典算法可求的问题被称为BPP 类(Bounded-error Probabilistic Polynomial time)。对应于BPP类，在量子计算中，在一定误差概率范围内和多项式时间内用量子算法可求解的问题被称为 BQP 类( Bounded-error Quantum Polynomial time)。BQF类问题是量子计算研究的主要问题之一。 Shor 算法结合了经典算法和量子算法。其核心思想在于肖尔发现可以将大数分解问题归约到函数的周期问题上,后者就是西蒙解决的问题。量子计算机的实现量子计算机的关键在于量子比特。量子比特并行计算完成之后，测量只能得。2“个结果中的一个，而且根本不可能知道是哪一个。一种解决方式是让振幅在方程下演化，可以让它们相互干涉，最后这些并行输入和星子门相互作用，其中大部分振幅相互抵消，只留下几个答案，甚至一个答案。测量这个答案，或者重等计算过程并记录下答案的分布，就能得到所有2"个输入的信息。另一个制造量子计算机的巨大困难来自量子的退相干。这意味着需要一个无啊声的环境，因为量子比特很容易和周围环境中非计算的部分发生相互作用，从而计算过程无法进行下去。当前有通用量子计算机和量子退火机。量子霸权由于量子计算相对于经典计算具有优势，在2011年的一次演讲中，加州理工学院的 John Preski 提出了“量子霸权”的概念，指在量子计算机上能够计算经典计算机无法高效计算的问题,从而让量子计算机具备压倒性的优势。目前一般认为，达到72 个量子比特，即 2^72维时，就能建立起针对经典计算的量子霸权。2020年12月，中国的潘建伟、陆朝阳团队制造的量子计算机“九章”，宣布在高斯玻色取样问题上通过 76 个量子比特实现了量子霸权。本章的阅读学习，对量子计算有了进一步认识。 0 本主题由 dianzi_0101 于 2024-7-13 22:30 审核通过
2024-7-13 22:15:52　　评论淘帖0 举报相关推荐 • 【量子计算机重构未来 \| 阅读体验】+ 了解量子叠加原理 4349 • 【量子计算机重构未来 \| 阅读体验】+机器学习的终点是量子计算？ 4456 • 【量子计算机重构未来 \| 阅读体验】跟我一起漫步量子计算 1189 • 【量子计算机重构未来 \| 阅读体验】+ 初识量子计算机 441 • 【量子计算机重构未来 \| 阅读体验】+量子计算机的原理究竟是什么以及有哪些应用 4378 • 【量子计算机重构未来 \| 阅读体验】初探 972 • 量子计算和量子计算机的介绍与量子计算基础的分析 12 • 量子计算机的未来 1007 • 量子计算，未来已来 903 • 量子通信与量子计算 0