量子計算機原理與退火演算法的通俗解釋

2021-09-20 10:55:46 字數 1563 閱讀 1517

:量子;量子糾纏;量子疊加態;經典;量子計算機;量子退火演算法

量子物理基礎理論介紹

量子物理總述

quantum mechanics

)是研究物質世界微觀粒子運動規律的物理學分支,主要研究原子、分子、凝聚態物質,以及原子核和基本粒子的結構、性質的基礎理論它與相對論一起構成現代物理學的理論基礎。量子力學不僅是現代物理學的基礎理論之一,而且在化學等學科和許多近代技術中得到廣泛應用。[1]

量子物理基礎概念解釋

物理量想要理解量子,就必須先明白物質與物理量的區別。

(physicalquantity)是指

物理學中所描述的

現象、物體或物質可定性區別和定量確定的屬性。簡稱為量。[2]

量子與可量子化

量子態

量子疊加態 ⟩

,再來用乙個例子來介紹什麼是量子疊加態。 ⟩

、|1⟩

,由於量子狀態是不確定的,它一般不會處於|0

⟩或|1

⟩的確定態上,只能處於這兩種確定態按某種權重疊加起來的狀態上,這就是量子世界獨有的量子態疊加原理,用數學表示為|ψ

⟩=α|0

⟩+β|1

⟩。其中α,β為複數,且滿|α|^2+|β|^2=1。[4]

量子糾纏

量子力學

理論最著名的**。它描述了兩個粒子互相糾纏,即使相距遙遠距離,乙個粒子的行為將會影響另乙個的狀態。當其中一顆被操作(例如量子測量)而狀態發生變化,另一顆也會即刻發生相應的狀態變化[5]。

愛因斯坦

、波多爾斯基和羅森

為論證量子力學的不完備性而提出了著名的epr佯謬。而最終佯謬描述的思想實驗被真正的實現了,也意味著量子糾纏現象是真正存在的。用乙個簡單的例子來說明思想實驗的內容:

量子計算機原理與應用介紹

量子計算機

戈登·摩爾提出了著名的摩爾定律,其內容為:當**不變時,

積體電路

上可容納的元器件的數目,約每隔18-24個月便會增加一倍,效能也將提公升一倍。換言之,每一美元所能買到的電腦效能,將每隔18-24個月翻一倍以上。這一定律揭示了資訊科技進步的速度。[6]

位元與量子位元

⟩=α|0

⟩+β|1

⟩,|α|^2就是它是「0」概率,|β|^2是它是「1」的概率。

量子計算機

量子力學

規律進行高速數學和

邏輯運算

、儲存及處理

量子資訊

的物理裝置。當某個裝置處理和計算的是量子資訊,執行的是量子演算法時,它就是量子計算機。而量子計算最本質的特徵就是量子疊加性和量子相干性。

[7] ^n

個資訊進行處理

「00」、「01」、「10」、「11」這四個資訊。而經典計算機對雙位元的平行計算,一次只能對以上四個資訊之一進行處理。)

量子退火

[9]引自維基百科

[10]

修改自該回答

[10]

量子計算機的應用

用於資訊計算處理,其處理速度可以達到經典計算機的上萬甚至上億倍。

計算節能

量子計算在密碼加密的應用 總結

計算機的工作原理

半個世紀以來,計算機已發展成為乙個龐大的家族,儘管各種型別的效能 結構 應用等方面存在著差別,但是它們的基本組成結構卻是相同的。現在我們所使用的計算機硬體系統的結構一直沿用了由美籍著名數學家馮 諾依曼提出的模型,它由運算器 控制器 儲存器 輸入裝置 輸出裝置五大功能部件組成。隨著資訊科技的發展,各種...

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