量子计算机的发展研究

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1、量子计算机的发展研究摘要：自从1981年美国IBM公司推出第一代微型计算机IBM—PC／XT以来，微型机以其处理速度快捷、执行结果精确、性价比高等特点迅速进入社会各个领域，极大地改变了人们的生活生产方式。今天我们使用的计算机，通过操作具有两种状态的位元（0或1）进行工作，但是量子计算机不只依靠两种状态。它们将信息编码为量子比特，或称昆比特。量子比特由一组原子实现，它们协同工作起到计算机内存和处理器的作用。因为量子计算机可以同时包含这几种状态，所以它可能比当今功能最强大的超级计算机还要强大数百万倍的计算机。

2、所以说量子计算机的要很好的发展前途，未来的时代，一定是量子计算机的时代。　　关键词：计算机的发展概况；量子计算机；量子计算机与传统计算机区别　　：P315.69：Ａ：1005-5312（2011）20-0282-01　　　　一、计算机的发展概况　　1946年2月美国宾夕法尼亚大学莫尔学院制成的大型电子数字积分计算机(ENIAC)，最初也专门用于火炮弹道计算，后经多次改进而成为能进行各种科学计算的通用计算机。，一直到现在，微机计算机的发展非常迅速。对于微型计算机的发展，现在普遍以字长和典型的微处理器芯片作为

3、划分标志，将微型计算机的发展划分为五个阶段：　　第一个阶段主要是字长为4位的微型机和字长为8位的低档微型机。这一阶段的典型微处理器有：世界上第一个微处理器芯片4004，以及随后的改进版4040，它们都是字长为4位的。　　第二个阶段主要是字长为8位的中、高档微型机。这一阶段典型的微处理器芯片有：Intel公司的I8080、I8085。　　第三个阶段主要是字长为16位的微型机。这一阶段典型的微处理器芯片有：Intel公司的8086/8088/80286。　　第四个阶段主要是字长为32位的微型机。这一阶段典型的

4、微处理器芯片有：Intel公司的80386/486/Pentium系列。　　第五个阶段出现了字长为64位的微处理器芯片。主要还是面向服务器和工作站等一些高端应用场合。　　二、新一代计算机:量子计算机　　近年来，如何使处理器中晶体管体积的减小成为计算机性能改进的关键所在。但是，这种不断的减小有一个极限。正如哲学里说，万物有矛盾两面。如果晶体管变得太小，将会限制它的性能。因此，看起来我们的计算机技术，会在不久的将来达到极限，它们真的会吗？在1982年，诺贝尔奖获得者——物理学家RichardFeynman想出

5、了“量子计算机”的概念，那是一种利用量子机械的影响作为优势的计算机。说起RichardFeynman是本世纪诞生于美国的最伟大的物理学家，费曼于40年代发展了用路径积分表达量子振幅的方法，并于1948年提出量子电动力学新的理论形式、计算方法和重正化方法，从而避免了量子电动力学中的发散困难。费曼还建立了解决液态氦超流体现象的数学理论。他和莫雷盖尔曼在弱相互作用领域，做了一些奠基性工作费曼还是一位富有建设性的公众人物。1986年，挑战者号失事后，费曼做了著名的O型环演示实验，只用一杯冰水和一只橡皮环，就在国会

6、向公众揭示了挑战者失事的根本原因－低温下橡胶失去弹性。1965年因量子电动力学方面的贡献获得诺贝尔物理奖。量子计算机概念正是Feynman这个大理论物理学家提出，从而有一段时间，“量子计算机”的想法主要仅仅停留在理论兴趣阶段，但最近的发展令这个想法引起了每一个人的注意。其中一个进步就是一种在量子计算机上计算大量数据的算法的发明，由PeterShor(贝尔实验室)设计。　　三、量子计算机与传统计算机区别　　在量子计算机中，基本信息单元叫做一个量子位不同于传统计算机，并不是二进制位而是按照性质四个一组组成的单

7、元。量子位具有这种性质的直接原因是因为它遵循了量子动力学的规律，而量子动力学从本质上说完全不同于传统物理学。量子位不仅能在相应于传统计算机位的逻辑状态0和1稳定存在，而且也能在相应于这些传统位的混合或重叠状态存在。这种现象看起来和人的直觉不符，因为在人类的日常生活中发生的现象遵循的是传统物理规律，而不是量子力学的规律，量子规律只统治原子级的世界。　　四、所遇到的问题　　探索实现量子计算的有不同方法。每一种方法都有其优点，但它们都碰到一个问题：用于量子计算的“缠结”状态十分脆弱。量子纠结这是量子计算中使用的

8、另一个量子物理学特征。当两个或多个粒子互相影响时，不可能独立描述任何一个量子的状态。即使当它们随后即被分开很远的距离，它们的行为表现的好像它们仍然是一个整体。因此我们称这些粒子是纠缠的。量子纠缠这个性质允许了用于实现量子运算法则的量子数的大量减少。