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实际应用和量子计算的实现

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实际应用和量子计算的实现

雪花又一年 2018-05-15 15:52:20 浏览129 评论0

摘要: 特别是受益于量子计算机的问世。分解大整数是素数的产品更加高效,快捷的与量子计算比传统计算系统。例如,某些形式的网络安全,如RSA可能被打破许多倍的速度比目前使用的方法与量子计算。另一个例子是,蛮力密码破解加密文件的密码猜测将在量子计算机中的输入数的平方根成正比。

特别是受益于量子计算机的问世。分解大整数是素数的产品更加高效,快捷的与量子计算比传统计算系统。例如,某些形式的网络安全,如RSA可能被打破许多倍的速度比目前使用的方法与量子计算。另一个例子是,蛮力密码破解加密文件的密码猜测将在量子计算机中的输入数的平方根成正比。有时,这种加速可以减少的幅度的一个问题从几年到秒。量子计算是一个令人兴奋的领域,与许多可能性,但仍处于起步阶段非常。

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量子计算是一个研究领域,在其中的粒子非常小的尺度,统称为量子力学的奇怪的行为被利用,以创造独特的计算设备。在一个很小的范围内允许存在的现象,为量子计算机执行的操作,传统的计算机,发现目前在你的笔记本电脑的处理器,不能作为有效的执行。当前的计算机的存储区的信息位中的任一个或零,电子表征,集合,其中可存储任何类型的数据。另一方面,量子计算机,利用量子属性来表示数据,从而导致量子比特。量子计算的承诺的数学,生物化学,安全,搜索优化等领域带来了极大的改善,等等。

在量子计算,量子计算位经典模拟。虽然它们可以代表一个逻辑1或逻辑零,他们也可以代表任何量子叠加这两个状态。这在本质上给每个量子比特的三种状态,和第三状态是逻辑1和逻辑零加权概率代表找到时观察到量子比特的机会的一个线性组合。量子位量子门,执行幺正变换后的状态,从而产生新的数据操作。复杂的算法,可以模拟多个作用于一个量子比特的量子逻辑门。虽然经典的计算机可以是能够产生相同的数据,无法经典比特来表示状态的叠加意味着量子计算机可以更有效地执行这些操作。叠加允许大量的操作来实现量子并行性,系统的加权概率崩溃后,观察到一个可观察名单的1和0。

技术已经发展到的地步,我们可以创造新的量子计算机,量子比特的系统上运行的几乎。D-Wave系统,量子计算机的制造商,加拿大温哥华,报道了去年一月起计算84量子比特的运作。同一家公司声称可提供128个量子位的计算机为1000万美元,目前,尽管许多物理学家们批评的理论和实施。许多不同的量子计算机的实现已经实现的各种公司和研究机构。组在密歇根大学于2005年在奥地利因斯布鲁克大学的已实现可扩展的离子阱量子计算机使用。离子陷阱,捕捉离子在真空管,然后允许离子的量子态操纵的设备。这些设备可以测量状态或影响离子的自旋。保罗陷阱实施类似的离子阱,创造了世界上最精确的原子钟。在因斯布鲁克大学的离子阱如下图所示。

图:1离子阱因斯布鲁克大学(维基媒体用户Mnolf提供的)

图1 离子阱因斯布鲁克大学(维基媒体用户Mnolf提供的)

也被编造出来的量子点,量子计算机。量子点是一个结构,允许被困在所有三个方面的颗粒。这是通过创建一个潜在的能源“,”到粒子的陷阱放松,但他们无法重新出现。失去能量的粒子落入井中,除非额外的能量被引入到系统中,它不能脱离潜在的障碍。甲量子点的两维表示,与在不同的量子数(n)的波函数描述如下。

图:1 2D量子点表示(礼节维基媒体用户帕帕11月的)

图2 二维量子点表示(由维基媒体用户爸爸11月)

可以使用的结构相同的方式,来创建激光器,太阳能电池,光电检测器,在除了其他基于半导体的器件。由于被困在阱的颗粒进入较低的能量状态,放松(被低级以上的量子数)表示它们可以发射光子在离散波长是成正比的能量距离(y-轴)的粒子滴。小的电压,可以应用在量子点结构,以便提供足够的能量的粒子,以激发一个点或通过的能量势垒的隧道满分。在量子世界中的能源障碍,提供一个粒子具有有限的概率穿越的障碍。此外,在量子力学中,粒子也充当波。这样处理的结果是,当粒子接近阻挡层时,它可以是通过同时反射和透射,尽管降低振幅。

量子纠缠是另一个属性类似光子或电子的粒子可以物理交互的系统的量子数,因此,甚至当它们彼此分离,成为彼此依赖。这样的一个例子是两个相同的费米子,或与半整数自旋,由泡利不相容原理决定的颗粒的行为。费米子包括电子,但不是玻色子,如光子。这条原则指出,两个费米子不能共享相同的量子态,同时。实际上,没有任何一个原子的两个电子在可以共享相同的,如自旋量子数。纠缠的含义是,修改或测量会影响一个费米子,费米子的量子数,波函数坍缩时的状态观察。纠缠的费米子,这可能不是身体附近的任何地方,也有其量子数的修改,这样的状态可能仍是允许的。量子点纠缠在一起进行操作的系统,多比特的量子计算机。

另一个有趣的实现的量子计算机是使用光学。光子和其它电磁波取决于若干变量,即它们所行驶的材料内的不同的模式操作。通过波导波的测量也可以物理地实现量子比特,光波实质上无非是连续的光子在光的速度“流”。相干态光量子是一种特殊的状态,其中的不确定性是在最低限度,这意味着,无论是相对分散的位置和动量是在以高能量小。有一些不确定性与海森堡的不确定性原理使然。这些概率的国家,这表现出泊松光子数统计,让量子态的概率为基础的测量。在一个确定的培养基中的电磁波的模式和状态的测量允许实现量子比特。包括以下不同的状态,包括相干态的概率性质的描绘。

图:1测量压缩和相干态的光子分布(由维基媒体用户格尔德布赖滕巴赫)

图3 压缩和相干态的光子分布(的维基用户格尔德布赖滕巴赫提供)

数学领域,特别是受益于量子计算机的问世。分解大整数是素数的产品更加高效,快捷的与量子计算比传统计算系统。例如,某些形式的网络安全,如RSA可能被打破许多倍的速度比目前使用的方法与量子计算。另一个例子是,蛮力密码破解加密文件的密码猜测将在量子计算机中的输入数的平方根成正比。有时,这种加速可以减少的幅度的一个问题从几年到秒。量子计算是一个令人兴奋的领域,与许多可能性,但仍处于起步阶段非常。量子力学是一门领域,是数学上的理解,经过近10年的进步,但已被证明难以实现物业管理的物理。目前制造量子计算机是难以形成规模和远方的更换更容易地制作传统计算系统。这些计算机目前存在的效率低下和困难,如果不是不可能的,扩大规模。的影响,量子计算提供了完善的加密和数学领域,除了这些用途尚未被发现的,工作承诺,将继续提高量子计算系统。

量子计算是一个研究领域,在其中的粒子非常小的尺度,统称为量子力学的奇怪的行为被利用,以创造独特的计算设备。在一个很小的范围内允许存在的现象,为量子计算机执行的操作,传统的计算机,发现目前在你的笔记本电脑的处理器,不能作为有效的执行。当前的计算机的存储区的信息位中的任一个或零,电子表征,集合,其中可存储任何类型的数据。另一方面,量子计算机,利用量子属性来表示数据,从而导致量子比特。量子计算的承诺的数学,生物化学,安全,搜索优化等领域带来了极大的改善,等等。

在量子计算,量子计算位经典模拟。虽然它们可以代表一个逻辑1或逻辑零,他们也可以代表任何量子叠加这两个状态。这在本质上给每个量子比特的三种状态,和第三状态是逻辑1和逻辑零加权概率代表找到时观察到量子比特的机会的一个线性组合。量子位量子门,执行幺正变换后的状态,从而产生新的数据操作。复杂的算法,可以模拟多个作用于一个量子比特的量子逻辑门。虽然经典的计算机可以是能够产生相同的数据,无法经典比特来表示状态的叠加意味着量子计算机可以更有效地执行这些操作。叠加允许大量的操作来实现量子并行性,系统的加权概率崩溃后,观察到一个可观察名单的1和0。

技术已经发展到的地步,我们可以创造新的量子计算机,量子比特的系统上运行的几乎。D-Wave系统,量子计算机的制造商,加拿大温哥华,报道了去年一月起计算84量子比特的运作。同一家公司声称可提供128个量子位的计算机为1000万美元,目前,尽管许多物理学家们批评的理论和实施。许多不同的量子计算机的实现已经实现的各种公司和研究机构。组在密歇根大学于2005年在奥地利因斯布鲁克大学的已实现可扩展的离子阱量子计算机使用。离子陷阱,捕捉离子在真空管,然后允许离子的量子态操纵的设备。这些设备可以测量状态或影响离子的自旋。保罗陷阱实施类似的离子阱,创造了世界上最精确的原子钟。在因斯布鲁克大学的离子阱如下图所示。

图:1离子阱因斯布鲁克大学(维基媒体用户Mnolf提供的)

图1 离子阱因斯布鲁克大学(维基媒体用户Mnolf提供的)

也被编造出来的量子点,量子计算机。量子点是一个结构,允许被困在所有三个方面的颗粒。这是通过创建一个潜在的能源“,”到粒子的陷阱放松,但他们无法重新出现。失去能量的粒子落入井中,除非额外的能量被引入到系统中,它不能脱离潜在的障碍。甲量子点的两维表示,与在不同的量子数(n)的波函数描述如下。

图:1 2D量子点表示(礼节维基媒体用户帕帕11月的)

图2 二维量子点表示(由维基媒体用户爸爸11月)

可以使用的结构相同的方式,来创建激光器,太阳能电池,光电检测器,在除了其他基于半导体的器件。由于被困在阱的颗粒进入较低的能量状态,放松(被低级以上的量子数)表示它们可以发射光子在离散波长是成正比的能量距离(y-轴)的粒子滴。小的电压,可以应用在量子点结构,以便提供足够的能量的粒子,以激发一个点或通过的能量势垒的隧道满分。在量子世界中的能源障碍,提供一个粒子具有有限的概率穿越的障碍。此外,在量子力学中,粒子也充当波。这样处理的结果是,当粒子接近阻挡层时,它可以是通过同时反射和透射,尽管降低振幅。

量子纠缠是另一个属性类似光子或电子的粒子可以物理交互的系统的量子数,因此,甚至当它们彼此分离,成为彼此依赖。这样的一个例子是两个相同的费米子,或与半整数自旋,由泡利不相容原理决定的颗粒的行为。费米子包括电子,但不是玻色子,如光子。这条原则指出,两个费米子不能共享相同的量子态,同时。实际上,没有任何一个原子的两个电子在可以共享相同的,如自旋量子数。纠缠的含义是,修改或测量会影响一个费米子,费米子的量子数,波函数坍缩时的状态观察。纠缠的费米子,这可能不是身体附近的任何地方,也有其量子数的修改,这样的状态可能仍是允许的。量子点纠缠在一起进行操作的系统,多比特的量子计算机。

另一个有趣的实现的量子计算机是使用光学。光子和其它电磁波取决于若干变量,即它们所行驶的材料内的不同的模式操作。通过波导波的测量也可以物理地实现量子比特,光波实质上无非是连续的光子在光的速度“流”。相干态光量子是一种特殊的状态,其中的不确定性是在最低限度,这意味着,无论是相对分散的位置和动量是在以高能量小。有一些不确定性与海森堡的不确定性原理使然。这些概率的国家,这表现出泊松光子数统计,让量子态的概率为基础的测量。在一个确定的培养基中的电磁波的模式和状态的测量允许实现量子比特。包括以下不同的状态,包括相干态的概率性质的描绘。

图:1测量压缩和相干态的光子分布(由维基媒体用户格尔德布赖滕巴赫)

图3 压缩和相干态的光子分布(的维基用户格尔德布赖滕巴赫提供)

数学领域,特别是受益于量子计算机的问世。分解大整数是素数的产品更加高效,快捷的与量子计算比传统计算系统。例如,某些形式的网络安全,如RSA可能被打破许多倍的速度比目前使用的方法与量子计算。另一个例子是,蛮力密码破解加密文件的密码猜测将在量子计算机中的输入数的平方根成正比。有时,这种加速可以减少的幅度的一个问题从几年到秒。量子计算是一个令人兴奋的领域,与许多可能性,但仍处于起步阶段非常。量子力学是一门领域,是数学上的理解,经过近10年的进步,但已被证明难以实现物业管理的物理。目前制造量子计算机是难以形成规模和远方的更换更容易地制作传统计算系统。这些计算机目前存在的效率低下和困难,如果不是不可能的,扩大规模。的影响,量子计算提供了完善的加密和数学领域,除了这些用途尚未被发现的,工作承诺,将继续提高量子计算系统。


原文发布时间为:2016-08-10
本文作者:华强
本文来源:freebuf,如需转载请联系原作者。

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