《量子计算研究进展》PPT课件

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1、2021/6/161量子计算研究进展彭新华中国科学技术大学近代物理系2010.3.262021/6/162量子信息“Informationisphysical”.--RolfLandauer量子计算机：基于量子力学原理，存储、处理量子信息的计算装置。量子计算量子通讯量子密码学交叉领域量子物理信息科学计算机科学量子信息2021/6/163内容提纲量子计算发展简介磁共振量子计算研究进展未来研究方向2021/6/164一、量子计算发展简介2021/6/165计算机硬件历史计算机硬件是信息处理的平台。数值计算单元:机械齿轮/电子机械传动装置电子管(1911-1946)晶体管(1947-1

2、958)集成电路(1959-1970)大规模集成电路(1971-)2021/6/166计算机历史2021/6/1671642,Pascal帕斯卡机械计算机，首次确立了计算机器的概念。概念1834,Babbage差分机提出了分析机的概念机械装置2021/6/168世界上第一台电子计算机--1946ENIACMauchiyandEckert2021/6/169ENIAC2021/6/16101952,EDVACVonNeumannElectronicDiscreteVariableAutomaticComputerContaining2300vacuumtubes,but10time

3、sfasterthanENIAC(18000)2021/6/1611微处理器1971Intel400410um,2300晶体管0.74MHz1978Intel80863um,29000晶体管4.77MHz2008,Corei745nm,5.82billion晶体管2.66-3.2GHz2021/6/16122021/6/1613摩尔定理2021/6/16142021/6/1615GettingSmallerSizeofAtom2021/6/16162021/6/16172021/6/1618当今微电子技术不久将面临物理极限！高速发展vs.物理极限！热耗散&量子效应科学技术发展趋势

4、、国家重大战略需求开辟全新的信息处理方式，发展以量子比特为基础的量子信息处理技术。2021/6/1619量子计算机的发展史Inthe1970’sFredkin,Toffoli,Bennettandothersbegantolookintothepossibilityofreversiblecomputationtoavoidpowerloss.Sincequantummechanicsisreversible,apossiblelinkbetweencomputingandquantumdeviceswassuggestedSomeearlyworkonquantumcomput

5、ationoccurredinthe80’s1982Benioff:Quantumcomputersareuniversal.1982Feynman:Quantumcomputercouldsimulateotherquantumsystems.1993Bernstein,VaziraniandYao:Quantumsystemsaremorepowerfulthanclassicalcomputers.2021/6/1620量子计算机的发展史Quantumalgorithms1985Deutsh:thefirstquantumalgorithm1994Coppersmith,S

6、hor:quantumfouriertransform,factorization1997Grover:aunsortedquantumsearchalgorithmImplementations1995Monroe,Meekhof,King,Itano,Wineland:CNOTgateimplementediniontrapbyNIST1997Gershenfeld,Chuang,Cory,Fahmy,Havel:NMRquantumcomputing2001Vandersypenetal.:ExperimentalrealizationofShor’salgorithm20

7、06:Negrevergneetal.Benchmarkingquantumcontrolona12-qubitsystem…….2021/6/1621量子比特sNaturalqubits:Spin1/22021/6/1622量子态叠加原理2021/6/1623可逆逻辑们可逆逻辑们–克服热耗散问题封闭的量子系统按照哈密顿量做幺正演化，本身就是可逆操作。ClassicalGateInOutGateInOutQuantum2021/6/1624Classicalvs.QuantumC