美人的信息——量子计算机与量子信息技术

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1、万方数据中国新时代2012年11月号总第177期November2012，TotalIssues177领域物质的能量入手而建立起来的。同时作为电子信号放大器和转换器的晶体运算能力——一台未来的量子计算机3分我们知道，微观世界中有许多不同于管，再有了集成电路芯片，今天的一个尖钟就能搞定当今世界上所有电子计算机合宏观世界的现象和规则。经典物理学理论端芯片可集聚数十亿个微处理器。起来100万年才能处理完的数据。用量子中的能量是连续变化的，可取任意值，但随着计算机科技的发展，发现能耗导力学语言说，传统计算机是没有用到量子科学家们发现微观世界中的很多物理现象致发热而影响芯片集

2、成度，限制了计算速力学中重叠和牵连特性的一种特殊的量子无法解释。1900年l2月l4日，普朗克在解度；能耗源于计算过程中的不可逆操作，计算机。从理论上讲，一个250量子比特释“黑体辐射”时提出：像原子是一切物但计算机都可找到对应的可逆计算机且不(由250个原子构成)的存储嚣，可能存质的构成单元一样，“能量子(量子)”影响运算能力。既然都能改为可逆操作，储2的250次方个二进制数，比人类已知是能量的最小单元，原子吸收或发射能量在量子力学中则可用一个幺正变换来表宇宙中的全部原子数还多。而且，集成芯是一份一份地进行的。这是量子物理理论示。1969年，威斯纳提出“基于量子力

3、学片制造业很快将步入l6纳米的工艺，而量的诞生。的计算设备”，豪勒夫等于1970年代论述了子效应将严重影响芯片的设计和生产，又1905年，爱因斯坦把量子概念引进光“基于量子力学的信息处理”。1980年代因传统技术的物理局限性，硅芯片已到尽的传播过程，提出“光量子(光子)”的量子计算机的理论变得很热闹。费曼发现头，突破的希望在于量子计算。概念，并提出光的“波粒二象性”。1920模拟量子现象时，数据量大至无法用电子年代，德布罗意提出“物质波”概念，即计算机计算，在1982年提出用量子系统实量子世界的死猫活猫与粒子控制一切物质粒子均有波粒二象陛，海森堡等现通用计算以减少运

4、算时间；杜斯于1985喜好科技的文艺青年可能看过美剧建立了量子矩阵力学，薛定谔建立了量子年提出量子图灵机模型。1994年，数学家《生活大爆炸》，其中有那只著名的“薛波动力学，量子理论进入了量子力学阶彼得·秀尔提出量子质因子分解算法，因定谔猫”：一只被关在黑箱里的猫，箱里段。1928年，狄拉克完成了矩阵力学和波其可破解现行银行和网络应用中的加密，有毒药瓶，瓶上有锤子，锤子由电子开关动力学之间的数学转换，对量子力学理论许多人开始研究实际的量子计算机。控制，电子开关由一个独立的放射性原子进行了系统的总结，成功地将相对论和量在物理上，传统的电子计算机可以被控制；若原子核衰变

5、放出粒子触动开关，子力学两大理论体系结合起来，使量子理描述为对输入信号串行按一定算法进行变锤落砸瓶放毒，则猫死。薛定谔构想的这论进入量子场论阶段。换的机器，其算法由机器内部半导体集成个实验，被引为解释量子世界的经典。而“量子”词源拉丁语quantum，意为逻辑电路来实现，其输入态和输出态都是量子理论认为，单个原子的状态其实不是“某数量的某事物”。现代物理学中，某传统信号(输入态和输出态都是某一力学非此即彼，或说箱里的原子既衰变又没有些物理量的变化是以最小的单位跳跃式进量的本征态)，存储数据I[勺每个单元(比衰变，表现为一种概率；对应到猫，则是行的，而不是连续的，这个

6、最小的基本单特bit)要么是⋯0’要么是“l”，即在某既死又活。若我们不揭开盖子观察，永远位叫做量子；或者说，一个物理量如果有一时间仅能存储4个二进制数(00、01、也不知道猫的死活，它永远处于非死非活不可连续分割的最小的基本单位，则这个l0、l1)中的一个。而量子计算机靠控制的叠加态。物理量(所有的有形性质)是“可量子化原子或小分子的状态，用量子算法运算数宏观态的确定性，其实是亿万微观的”，或者说其物理量的数值会是特定的据，输入态和输出态为一般的叠加态，其粒子、无数种概率的宏观统计结果。微观数值而非任意值。例如，在(休息状态)相互之间通常不正交，其中的变换为所粒子

7、通常表现为两种截然不同的状态纠缠的原子中．电子的能量是可量子化的，这有可能的幺正变换；因为量子态有叠加性一起，一旦用宏观方法观察这种量子态，能决定原子的稳定和一般问题。(重叠)和相干l生(牵连、纠缠)两个本只要稍一揭开箱盖，叠加态立即就塌缩了虽然量子理论与我们日常经验感觉质特性，量子比特(量子位qubit)可是(被干扰破坏掉)，薛定谔猫就突然由量的世界大不一样，但量子力学已经在真实“0”或“I”或两个“0”或两个“l”，子的又死叉活叠加态变威宏观的确定态。世界应用。激光器工作的原理，实际上就即可同时存储4个二进制数(00、01、用实验研究量子，首先要捕获单个的量