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第407章 量子計算機 (第2/2頁)

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周境波是一個工作狂,沒和劉清泉說幾句,直接就將進入主題。

“嗯,什麼問題說來聽聽?”劉清泉點點頭,相比那些喜歡恭維的人,劉清泉還是更喜歡周境波這種雷厲風行的作風,這才是一個科學家該有的!

“無論是量子平行計算還是量子模擬計算,本質上都是利用了量子相幹性。遺憾的是,我們在實際系統中量子相幹性很難保持。”

“在量子計算機中,量子位元不是一個孤立的系統,它會與外部環境發生相互作用,導致量子相幹性的衰減,即消相幹也稱‘退相幹’)。因此,要使量子計算成為現實,一個核心問題就是克服消相幹。”

周境波開始緩緩的講解起自己工作當中遇到的難題,你需要別人替你解答疑問,就需要將事情的前因後果全部都慢慢的說清楚,此時周境波就是這樣。

“為了消除量子消相幹,我們採用了無數種方法,最終我們發現量子編碼是迄今發現的克服消相幹最有效的方法。”

“而主要的幾種量子編碼方案是:量子糾錯碼、量子避錯碼和量子防錯碼。量子糾錯碼是經典糾錯碼的類比,是目前研究的最多的一類編碼,其優點為適用範圍廣,但是缺點是效率不高。”

周境波降到這裡的時候稍微停下來,讓劉清泉先將前面的東西給吸收一下。

劉清泉聽完周境波的話之後,腦海之中不斷的運算著對方的思路,見多識廣的劉清泉自然是一下就知道他們遇到了什麼問題。

量子計算機,顧名思義,就是實現量子計算的機器。要說清楚量子計算,首先看經典計算。經典計算機從物理上可以被描述為對輸入訊號序列按一定演算法進行變換的機器,其演算法由計算機的內部邏輯電路來實現。

經典計算機具有如下特點;其輸入態和輸出態都是經典訊號,用量子力學的語言來描述,也即是:其輸入態和輸出態都是某一力學量的本徵態。如輸入二進位制序列0110110,用量子記號,即|0110110>。所有的輸入態均相互正交。對經典計算機不可能輸入如下疊加態:c1|0110110>+c2|1001001>。

經典計算機內部的每一步變換都演化為正交態,而一般的量子變換沒有這個性質,因此,經典計算機中的變換或計算)只對應一類特殊集。

相應於經典計算機的以上兩個限制,量子計算機分別作了推廣。量子計算機的輸入用一個具有有限能級的量子系統來描述,如二能級系統稱為量子位元,量子計算機的變換即量子計算)包括所有可能的麼正變換。

因此量子計算機的特點為:量子計算機的輸入態和輸出態為一般的疊加態,其相互之間通常不正交;

量子計算機中的變換為所有可能的麼正變換。得出輸出態之後,量子計算機對輸出態進行一定的測量,給出計算結果。

由此可見,量子計算對經典計算作了極大的擴充,經典計算是一類特殊的量子計算。量子計算最本質的特徵為量子疊加性和量子相幹性。

量子計算機對每一個疊加分量實現的變換相當於一種經典計算,所有這些經典計算同時完成,並按一定的機率振幅疊加起來,給出量子計算機的輸出結果。這種計算稱為量子平行計算。

量子計算機相比傳統的計算機具有非常明顯的優勢;量子特性在提高運算速度、確保資訊保安、增大資訊容量和提高檢測精度等方面可能突破現有經典資訊系統的極限。

一個250量子位元由250個原子構成)的儲存器,可能儲存的數達2的250次方,比現有已知的宇宙中全部原子數目還要多。

用量子搜尋演算法攻擊現有密碼體系,經典計算需要1000年的運算量,量子計算機只需小於4分鐘的時間。

量子金鑰體系採用量子態作為資訊載體,其安全性由量子力學原理所保證。

基於量子隱形傳態過程,可以實現多端分佈運算,構成量子因特網。

……

“你們是不是在為如何提高量子編碼的效率而發愁?”

對於量子計算機,劉清泉也是一直非常關注,量子計算機雖然看起來好像比量子泡沫炸彈,量子通訊似乎更簡單一些,但是實際上,量子計算機的功能非常強大,但是它的計算比起量子通訊和量子泡沫炸彈還要複雜無數倍。

量子計算機所包涵的技術本身就包涵了量子通訊技術和量子泡沫技術,並且還涉及了無數的其他相關新量子技術,並不是像普通人想象的那樣量子計算機的計算更簡單!

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