是这个理论都还没有成熟!”
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。量子计算机的特点主要有运行速度较快、处置信息能力较强、应用范围较广等。与一般计算机比较起来,信息处理量愈多,对于量子计算机实施运算也就愈加有利,也就更能确保运算具备精准性。
如同传统计算机是通过集成电路中电路的通断来实现0、1之间的区分,其基本单元为硅晶片一样,量子计算机也有着自己的基本单位——昆比特(qubit)。昆比特又称量子比特,它通过量子的两态的量子力学体系来表示0或1。比如光子的两个正交的偏振方向,磁场中电子的自旋方向,或核自旋的两个方向,原子中量子处在的两个不同能级,或任何量子系统的空间模式等。量子计算的原理就是将量子力学系统中量子态进行演化结果。
量子计算机和许多计算机一样都是由许多硬件和软件组成的,软件方面包括量子算法、量子编码等,在硬件方面包括量子晶体管、量子储存器、量子效应器等。
量子晶体管就是通过电子高速运动来突破物理的能量界限,从而实现晶体管的开关作用,这种晶体管控制开关的速度很快,晶体管比起普通的芯片运算能力强很多,而且对使用的环境条件适应能力很强,所以在未来的发展中,晶体管是量子计算机不可缺少的一部分。量子储存器是一种储存信息效率很高的储存器,它能够在非常短时间里对任何计算信息进行赋值,是量子计算机不可缺少的组成部分,也是量子计算机最重要的部分之一。量子计算机的效应器就是一个大型的控制系统,能够控制各部件的运行。这些组成在量子计算机的发展中占领着主要的地位,发挥着重要的运用。
不过就好像很多黑科技掌握在花国人手里一样,量子计算机的技术,还真是花国甩了全世界几十年时间。
20世纪80年代初期,花国首先提出了量子计算的思想,他设计一台可执行的、有经典类比的量子turg机——量子计算机的雏形。1982年这个设想被发展,提出量子计算机可以模拟其他量子系统。为了仿真模拟量子力学系统,feynan提出了按照量子力学规律工作计算机的概念,这被认为是最早量子计算机的思想。1985年,牛津大学的david deutsch在发表的论文中,证明了任何物理过程原则上都能很好地被量子计算机模拟,并提出基于量子干涉的计算机模拟即“量子逻辑门”这一新概念,并指出量子计算机可以通用化、量子计算错误的产生和纠正等问题。由zurek作了深入的分析和研究。但到了20世纪80年代中期,这一研究领域由于若干原因被冷落了。首先,因为当时所有的量子计算机模型都是把量子计算机看成是一个不与外界环境发生作用的孤立系统,而不是实际模型。其次,存在许多不利于实现量子计算机的制约因素,如ndauer指出的去相干、热噪声等等。另外,量子计算机可能易出错,而且不易纠错。最后,还不清楚量子计算机解决数学问题是否比经典计算快。
1994年,att公司的erernr博士发现了因子分解的有效量子算法。1996年,yd证明了feyran的猜想,他指出模拟量子系统的演化将成为量子计算机的一个重要用途,量子计算机可以建立在量子图灵机的基础上。从此,随着计算机科学和物理学间跨学科研究的突飞猛进,使得量子计算的理论和实验研究蓬勃发展。使得量子计算机的发展开始进入新的时代,各国政府和各大公司也纷纷制定了针对量子计算机的一系列研究开发计划。