一、推动力:
1. 摩尔定律,芯片上过于紧凑会突破量子极限,导致量子隧穿,影响稳定性;
* 计算机是0/1的与或非逻辑运算,有可逆和不可逆操作
* Laudauer原理:删除一个bit的信息会产生K*T*ln(2)的热量,T是环境温度(所以计算机要散热?)
2. 费曼提出量子计算机才能模拟量子系统,符合自然研究中的各种系统;
3. 量子计算机可以对一些问题实现指数级的加速
* 并行计算:计算机一个bit表示0/1,量子的一个quibit可以同时表示0和1(薛定谔的猫),实现2^n次增长
二、概念:
· 复杂性:
· 图灵机:probablistic & deterministic,给你的回答是有一定可能性还是准确的
让加速成为可能的条件:
superposition叠加性
entanglement纠缠,知道一个就知道另一个,不用测量
interference干涉,增强or减弱
量子计算商业化相关的公司:
重要的算法:
Deutsch-Jozsa algorithm 1992
* 彼得秀尔:大数的质因数分解加密,需要的结果相加相长,不需要相消
Shor's algorithm 1994
Grover's algorithm 1996
Quantum counting 1998
用什么做量子比特?
二维复希尔伯特空间的两能级量子体系,一对正交归一的量子态,如粒子自旋是上或者下。叠加态等于两种本征态的叠加,且系数归一化。
方法:
- 核磁共振
- 离子阱,线性光学相干性很好,难以集成化(潘建伟)
- 超导,量子点可集成化,相干性差
量子的相干性很难保持,通过量子编码解决:
量子纠错码:增加数量抵抗退相干的概率
量子避错码:超辐射空间内不会退相干(1997 郭光灿)
量子防错码:量子芝诺效应,保持一定频率的测量使得二能级的激发态不回落