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大家来猜一下,中国和美国,谁会率先造出量子计算机 什么是量子计算机

2023-04-24 22:28:24 互联网 未知 科技

 大家来猜一下,中国和美国,谁会率先造出量子计算机 什么是量子计算机

大家来猜一下,中国和美国,谁会率先造出量子计算机


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。
2012年2月,IBM声称在超导集成电路实现的量子计算方面取得数项突破性进展。同年4月,一个多国合作的科研团队研发出基于金刚石的具有两个量子位的量子计算机,可运行Grover算法,在95%的数据库搜索测试中,一次搜索即得到正确答案。该研究成果为小体积、室温下可正常工作的量子计算机的实现提供可能。同年9月,一个澳大利亚的科研团队实现基于单个硅原子的量子位,为量子储存器的制造提供了基础。同年11月,首次观察到宏观物体中的量子跃迁现象。2013年5月D-Wave System Inc宣称NASA和Google共同预定了一台采用512量子位的D-Wave Two量子计算机。
2013年6月8日,由中国科学技术大学潘建伟院士领衔的量子光学和量子信息团队首次成功实现了用量子计算机求解线性方程组的实验

什么是量子计算机

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。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。
  2007年初,加拿大公司D-WaveSystems今天揭开了“全球第一台商用实用型量子计算机”的神秘面纱,展示了这台新型计算机“Orion”如何运行商用程序,及其在解决特定问题上相比传统电子计算机的巨大优势。
  2013年6月8日,由中国科学技术大学潘建伟院士领衔的量子光学和量子信息团队首次成功实现了用量子计算机求解线性方程组的实验。

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。

量子计算机有人知道吗

量子计算机和量子力学密切相关,前者就是基于后者的一个核心原理——态叠加原理。虽然物理学家们至今还在争论一个宏观的实体,比如一个人,一栋楼等等,是否能处于一种多状态叠加的情况,但毫无疑问的是,单个电子的确能同时处于多种状态之中,这是无数实验已经验证了的。例如,一个原子中的一个电子可以处于基态,也可以处于激发态(基态与激发态可分别与二进制中的0和1对应起来),用波长合适的光照射原子一个合适的时间长度,就可能使原子里的电子处于基态与激发态这两种状态中每一种状态各占1/2概率的叠加态。

  目前的计算机处理的是二进制的“位”(bit),只有两种状态,0或1;而量子计算机则用“量子位”(qubit)来编码和计算。一个量子位,可以是1,也可以是0,还可以同时是1与0的某种叠加状态(由叠加权重的不同,这种叠加态理论上可以是无穷多的,但实际中很难调整权重,一般就是各占一半的权重或说比例)。

  计算机性能的一个重要指标是它内部所使用的开关的数量,它决定了计算机的存储单元能有多少,基本上就是通常所说的内存有多少位。设想只有两位内存的最简计算机,它有4种可能的状态:00、01、10、11。如果这是传统的计算机,那么在任何一个确定的时刻,它只能处于上述4种状态中的一种状态里。然而如果它是量子计算机,那么两个量子位都可以处于态叠加的状态,因此它可以同时工作在上述所有的4种状态中!就像4台传统的计算机并行地联结在一起同时工作。

  一般来说,一台量子计算机能够同时具有的状态是2的以量子位为次数的乘幂。上段中,2个量子位,同时处于的状态数就是2的2次方,是4;若是3个量子位,则同时状态数是2^3=8……这是按指数规律爆增的数量!当一台量子计算机由联结在一起的10个量子位组成时,它的运算能力就相当于一台具有2^10=1024个开关(位)所构成的传统的计算机。如果一台量子计算机具有一个1000量子位的内存,那么它工作起来就像具有2^1000=10^301位内存的一台传统计算机。10^301,1后边301个0!这个数字比整个宇宙中全部粒子的数目还大得多!亦即,即使把宇宙中所有粒子都利用起来制成一台传统的计算机,也远远抵不上这样一台量子计算机!当然,要使1000量子位都处于彼此关联的可控的叠加态之中,要克服的困难实在还有太多!

什么叫量子计算机?

量子计算机,顾名思义,就是实现量子计算的机器。要说清楚量子计算,首先看经典计算。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。

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