用IT从业者能听懂的话语介绍量子计算机.docx

立即下载 作者: 撩心
上传时间: 2025-04-16
关键词: 量子 物理 计算机 领域 生命 存储器 科学 存储 原理 N个
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描述
量子计算/量子计算机的概念是著名物理学家费曼于1981年首先提出的。
后来大家试了试才知道，原来真的可以这么玩。
【费曼还首先在Tiny Machine的课堂上首先提出了纳米科学这一个概念，他课堂的学生某种意义是人类第一批纳米科学家。然后又一个新领域诞生了。所以现在美国的纳米科学领域的奖叫做费曼纳米技术奖。
类似的，薛定谔有一个一系列讲座叫《What is life》。他在《生命是什么》里用物理思想诠释了自己对生命的理解。他把信息、负熵等思想（食物就是负熵）引入了生命科学，然后分子生物学（生命科学最重要的领域之一）诞生。】
这些行走在人类能力圈边缘的天才物理学家们总是有着这梦幻般的的创作力。所思所想皆对人类做出巨大贡献。
量子计算的原理实际上应该分为两部分。一部分是量子计算机的物理原理和物理实现；另一部分是量子算法。
关于物理部分，我直接上郭光灿院士的文章吧。他是我国量子光学的泰斗级人物。我自认为不会比他讲的更好。
【USTC物理的强大实力差不多有一半来自于潘建伟院士和郭光灿院士领导的量子物理领域。郭院士是一位非常和蔼的老人。我本科期间还向他请教过量子物理相关的问题。：）】
量子计算
　　量子比特可以制备在两个逻辑态0和1的相干叠加态，换句话讲，它可以同时存储0和1。考虑一个 N个物理比特的存储器，若它是经典存储器，则它只能存储2^N个可能数据当中的任一个，若它是量子存储器，则它可以同时存储2^N个数，而且随着 N的增加，其存储信息的能力将指数上升，例如，一个250量子比特的存储器（由250个原子构成）可能存储的数达2^250,比现有已知的宇宙中全部原子数目还要多。

　　由于数学操作可以同时对存储器中全部的数据进行，因此，量子计算机在实施一次的运算中可以同时对2^N个输入数进行数学运算。其效果相当于经典计算机要重复实施2^N次操作，或者采用2^N个不同处理器实行并行操作。可见，量子计算机可以节省大量的运算资源（如时间、记忆单元等）。

【这部分就是最基本的原理了。关于基本原理，IT人士看这段应该就够了。】
为开拓出量子计算机巨大的并行处理能力，必须寻找适用于这种量子计算的有效算法。 Shor于1994年发现第一个量子算法，它可以有效地用来进行大数因子分解。大数因子分解是现在广泛用于电子银行、网络等领域的公开密钥体系 R SA安全性的依据。采用现有计
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