三量子位并行数据库搜索算法.doc

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没身份别烦我 | 上传时间: 2021-06-20 | 大小: 160 KB
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三 量子位并行数据库搜索算法
(红字需要注意)
初识量子计算机
量子计算机,是一种类似经典计算机中的显卡的计算机,它主要使用并行的量子位,来实现对数据库进行搜索。由于量子叠加态可以做到同时运行得出2^n个结果,而这每个结果,都存放在相对应的n位寄存器中,而我们只要对每一个寄存器进行相应的位操作,就可以找到我们想要的那个数据。这样量子计算机的程序就由两部分构成,经典部分和量子部分
量子计算机的运行量子程序结果有两部分,二进制部分与概率部分,如下图量子算法

运行结果
我们看到在运行结果中,红圈圈住的,就是二进制结果。而黄圈圈住的,就是二进制的概率。在这个结果中,我们同时输出两个结果011和111,他们的概率分别是0.5。这里做一个简要的说明,二进制结果,主要的作用是进行运算的需要。而概率的结果主要对量子纠缠态的说明。而我们一般情况下,往往使用的是二进制结果,所以要对概率结果置1,以便防止出现不必要的麻烦。但概率是所有结果加起来为1,所以我们就需要对1进行平分,平分到每一个结果也就是1/n。
我们再看程序,如下图

这个程序,其实就是上面那个结果所对应的程序了,我们看这里总共有三排,那么这个程序就调用了3个量子位,结果寄存器需要有三位。程序都是从左向右执行,第一列是三个H门,这是制作量子叠加态的门,也就是说让三个量子叠加起来。这样我们就知道,输出结果,就是3位。而结果中包含三个位的01组合。从上面的运行结果中我们知道,结果包含了2个结果011,111。
我们看最后一列的三个门,这三个量子门就是测量门。在量子力学里,执行一遍程序,只会测量一次。这与经典计算机不同,因为测量后量子位就会塌缩,我们就无法再次测量了。而经典计算机每经过一个门,都会测量一次。由于这个原因,使得量子纠错显得额外重要。
初识量子算法
了解了量子计算机的运行方式,我们接下来就要看量子算法了。我们使用量子算法,主要目的就是,经过量子算法的处理,我们可以使得量子计算机执行某一任务时,使用了并行输出的能力,以达到加速的目的。
Grover算法,就是一个加速量子计算的算法。下图位Grover算法基本线路图
这是一个三量子位的grover搜索算法线路图。
介绍:蓝色圈为量子计算机的经典部分,主要对结果寄存器进行操作,程序有多少个结果
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