什么是量子计算机 量子计算机是什么

什么是量子计算机？

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。

20世纪60年代至70年代，人们发现能耗会导致计算机中的芯片发热，极大地影响了芯片的集成度，从而限制了计算机的运行速度。研究发现，能耗来源于计算过程中的不可逆操作。那么，是否计算过程必须要用不可逆操作才能完成呢？问题的答案是：所有经典计算机都可以找到一种对应的可逆计算机，而且不影响运算能力。既然计算机中的每一步操作都可以改造为可逆操作，那么在量子力学中，它就可以用一个幺正变换来表示。早期量子计算机，实际上是用量子力学语言描述的经典计算机，并没有用到量子力学的本质特性，如量子态的叠加性和相干性。在经典计算机中，基本信息单位为比特，运算对象是各种比特序列。与此类似，在量子计算机中，基本信息单位是量子比特，运算对象是量子比特序列。所不同的是，量子比特序列不但可以处于各种正交态的叠加态上，而且还可以处于纠缠态上。这些特殊的量子态，不仅提供了量子并行计算的可能，而且还将带来许多奇妙的性质。与经典计算机不同，量子计算机可以做任意的幺正变换，在得到输出态后，进行测量得出计算结果。因此，量子计算对经典计算作了极大的扩充，在数学形式上，经典计算可看作是一类特殊的量子计算。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，并按一定的概率幅叠加起来，给出结果，这种计算称作量子并行计算。除了进行并行计算外，量子计算机的另一重要用途是模拟量子系统，这项工作是经典计算机无法胜任的。

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。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。但是，世界各地的许多实验室正在以巨大的热情追寻着这个梦想。如何实现量子计算，方案并不少，问题是在实验上实现对微观量子态的操纵确实太困难了。目前已经提出的方案主要利用了原子和光腔相互作用、冷阱束缚离子、电子或核自旋共振、量子点操纵、超导量子干涉等。现在还很难说哪一种方案更有前景，只是量子点方案和超导约瑟夫森结方案更适合集成化和小型化。将来也许现有的方案都派不上用场，最后脱颖而出的是一种全新的设计，而这种新设计又是以某种新材料为基础，就像半导体材料对于电子计算机一样。研究量子计算机的目的不是要用它来取代现有的计算机。量子计算机使计算的概念焕然一新，这是量子计算机与其他计算机如光计算机和生物计算机等的不同之处。量子计算机的作用远不止是解决一些经典计算机无法解决的问题。

量子计算机是什么？

量子计算机技术涉及利用量子粒子作为一个替代位今天的电脑。 该理论的量子计算机始于20年前与保罗贝尼奥夫，物理学家在阿贡国家实验室，谁使用的概念图灵机作为一种模式的量子计算机。 一个图灵机组成的一盘磁带无限期长度可分为大小均匀广场。 装置能阅读的空白和符号，在磁带是用来指示一台机器，使某一特定程序可以完成。

基本理论量子计算机
量子计算机利用量子粒子的“磁带”的图灵实验。 由于存在一个符号或一个空白的图灵机的磁带，象征二进制数字，所以可以状况的量子粒子被用来举行这些价值观。 使用多量子粒子也意味着，量子计算机将大大快于图灵机，因为它可以执行数计算同时进行。

此外，与今天的电脑使用的基本位其中只有两个国家（ 1或0 ） ，量子计算机存储信息的量子位能容纳两个以上的价值。 这种能力的量子位存在于两个以上国家意味着量子计算机有能力的表演超过了100万计算同时在同一时间和潜力，有很多更快和功能更强大很多比今天的超级计算机。

量子计算机还可以利用另外一个重要特点量子粒子被称为纠缠。 财产的纠缠可以转让，并确定价值或自旋的量子粒子通过引入外部力量。

发展量子计算机
虽然量子粒子可用于制造计算机，量子计算机仍然远远没有成为现实，大部分的研究是理论。 迄今为止，科学家一直无法操纵超过7量子位在解决数学公式。 有这方面的事态发展，然而，最引人注目的有：

试验于2000年8月的研究人员在IBM
阿尔马登研究中心能够使细胞核的五个氟原子相互作用的量子位利用磁共振成像和无线电频率脉冲。 这个实验证明是成功的解决了复杂的数学问题，以便找到所谓（确定时期的一个函数）的一个步骤。 今天的计算机能够解决同样的问题只有通过反复循环。

同一年试验，洛斯阿拉莫斯国家实验室
研究人员已经能够建立一个7量子位量子计算机，采用核磁共振影响粒子在原子核中的分子跨巴豆流体（液体由四个碳原子和6个氢原子） 。 核磁共振用线的粒子虽然应用电磁脉冲模仿位信息编码过程的数字化电脑。

什么是生物计算机和量子计算机

生物计算机：
生物计算机也称仿生计算机，主要原材料是生物工程技术产生的蛋白质分子，并以此作为生物芯片来替代半导体硅片，利用有机化合物存储数据。信息以波的形式传播，当波沿着蛋白质分子链传播时，会引起蛋白质分子链中单键、双键结构顺序的变化。运算速度要比当今最新一代计算机快10万倍，它具有很强的抗电磁干扰能力，并能彻底消除电路间的干扰。能量消耗仅相当于普通计算机的十亿分之一，且具有巨大的存储能力。生物计算机具有生物体的一些特点，如能发挥生物本身的调节机能，自动修复芯片上发生的故障，还能模仿人脑的机制等。
量子计算机：
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。

100个字概括量子计算机的概念？

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。

经典计算机和量子计算机有什么区别？

量子计算机（quantum computer）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。
经典计算机：
要说清楚量子计算，首先看经典计算机。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。
1.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>。
2.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。
量子计算机：
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）包括所有可能的幺正变换。
1.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；
2量子计算机中的变换为所有可能的幺正变换。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，量子并行计算。

量子是什么。

一个物理量如果有最小的单元而不可连续的分割，我们就说这个物理量是量子化的，并把最小的单元称为量子。-百度百科
量子化是有一定条件的，比如能量，在非束缚态的情况下就是非量子化的，也即能量可以连续取值。只有在束缚态的情况下，物体能量的值受到了某种约束，才使得它只能取一系列离散的值。
关于束缚态的解释：对物质的位置，能量等施加一定的约束，比如说一个不受任何外力的球就处于非束缚态，当用一根绳子绑住球，使它不能到处乱滚，球就处于束缚态了。注意，如果拉住球的力量不够大，使球仍然可以跑到任意位置去的话，就还不能算束缚态，应算作非束缚态

黑洞是广义相对论中质量大到使周围时空发生严重扭曲，所有物质，甚至光子也不能从中逃逸的一种物质形态。(其实在量子论中，黑洞也是会向外辐射能量的)