量子计算学习 1 | 基本知识

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:

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       ·  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:

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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。

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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

参考资料:https://www.youtube.com/watch?v=qM8OJb04nHA&ab_channel=%E7%BA%A2%E6%9D%89%E5%AD%A6%E7%A4%BE量子计算学习 1 | 基本知识https://www.youtube.com/watch?v=qM8OJb04nHA&ab_channel=%E7%BA%A2%E6%9D%89%E5%AD%A6%E7%A4%BE

https://www.youtube.com/watch?v=OJEoWNZKcfs&ab_channel=%E5%A6%88%E5%92%AA%E8%AF%B4MommyTalk量子计算学习 1 | 基本知识https://www.youtube.com/watch?v=OJEoWNZKcfs&ab_channel=%E5%A6%88%E5%92%AA%E8%AF%B4MommyTalk

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