三言两语说量子计算
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这些年量子计算机、量子通讯、量子雷达等火遍了网络,但凡带点儿技术性的东西都往量子上扯,甚至有商家大推量子点电视。
著名的物理学家费曼曾经说过一句话,这个世界上没有人真的懂量子力学。科学家尚且如此,普通人更不用说,最多是调侃句遇事不决,量子力学。总之就是不明觉厉,虽然不明白你在说什么,但好像很厉害的样子。
那么究竟什么是量子计算呢?这里只提供概念,没有书本上的复杂过程。那些东西多数非专业人士看了都是一头雾水,所以我们只取核心概要。
1、量子是什么?
量子(quantum)即一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位,则这个物理量是量子化的,并把最小单位称为量子。
量子是普朗克为了解释黑体辐射的实验现象提出的假设:黑体辐射中的辐射能量是不连续的,只能取能量基本单位的整数倍。
普朗克常数h6。6260701510(34)Js
普朗克常数h不是通过实验观测到的,而是普朗克根据创造性假设计算而来的理论值。
与能量一样,其它物理量如角动量、自旋、电荷等表现出这种不连续的量子化现象。量子化现象主要表现在微观物理世界。
量子是种广泛的概念,而不是一种具体的粒子。量子不是粒子,它是计量能量的最小单位。量子力学认为物质(包括时空)都不是连续的,而是一份一份的,连电磁波也是一份一份的,即光量子。
关键词:最小单位
2、波粒二象性
单电子双缝干涉实验
不知道能不能这样理解:波是现象,粒是本质
这样解释应该有助于理解粒子多态特性。
关键词:粒子波动
3、量子力学
量子力学(QuantumMechanics)是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支,主要研究原子、分子、凝聚态物质,以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论。
关键词:微观粒子
4、量子计算
量子计算机依赖出现在自然界的量子力学现象基本上是物质的两种重要状态,名为叠加(superposition)和纠缠(entanglement)。物质的这些状态被用于计算时,有望提升对复杂数据集执行计算的能力。
量子叠加:指一个量子系统可以处在不同量子态的叠加态上。著名的薛定谔的猫理论曾经形象地表述为一只猫可以同时既是活的又是死的。
薛定谔的猫
量子纠缠:指的是量子粒子之间的相互作用。即使粒子间相隔甚远,它们依然相互作用、相互参照,而不是独立的。
量子纠缠
量子比特可能是1或1,也就是同时拥有这两个值的属性,这就叫叠加。叠加状态大于两个能级的量子比特被称为量子电码,它可存在于0、1和2等多个态中。
经典比特与量子比特的区别
量子计算机(quantumcomputer)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。
关键词:多态与并行
量子计算机
量子计算机与普通计算机的区别:从某种确定的意义上来说,量子计算机也是一种图灵机。但和传统的机器不同,它的内态是不确定的,它同时可以执行多个指向下一阶段的操作。如果把传统的计算机称为决定性的图灵机(DeterministicTuringMachine,DTM),量子计算机则是非决定性的图灵机(NDTM)。它将具有比传统的计算机大得多的效率。用术语来讲,执行同一任务时它所要求的复杂性(complexity)要低得多。理由是显而易见的,量子计算机执行的是一种并行计算,正如我们前面举的例子,当一个10bits的信息被处理时,量子计算机实际上操作了210个态!
曹天元《上帝掷骰子吗:量子物理神话》
总结:量子计算机就是以量子叠加及纠缠特性实现多态、并行高速计算的新型计算机。
依个人理解抽象总结,仅供参考。
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