量子计算机学习资料.pptx

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1、1量子计算机1、量子计算机的概念：量子计算机（quantumcomputer）是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机22、量子计算机的历史：1920年，奥地利人埃尔温·薛定谔、爱因斯坦、德国人海森伯格和狄拉克，共同创建了一个前所未有的新学科——量子力学。量子力学的诞生为人类未来的第四次工业革命打下了基础。在它的基础上人们发现了一个新的技术，就是量子计算机。量子计算机的技术概念最早由理查得·费曼提出，后经过很多年的研究这一技术已初步

2、见成效。2001年，科学家在具有15个量子位的核磁共振量子计算机上成功利用秀尔算法对15进行因式分解。2005年，美国密歇根大学的科学家使用半导体芯片实现离子囚笼（iontrap）。2007年2月，加拿大D-Wave系统公司宣布研制成功16位量子比特的超导量子计算机，但其作用仅限于解决一些最优化问题，与科学界公认的能运行各种量子算法的量子计算机仍有较大区别。2009年，耶鲁大学的科学家制造了首个固态量子处理器。2009年11月15日，世界首台可编程的通用量子计算机正式在美国诞生。32010年3月31日，德国于利希研究中心发表公报：德国超

3、级计算机成功模拟42位量子计算机，该中心的超级计算机JUGENE成功模拟了42位的量子计算机，在此基础上研究人员首次能够仔细地研究高位数量子计算机系统的特性。2011年4月，一个成员来自澳大利亚和日本的科研团队在量子通信方面取得突破，实现了量子信息的完整传输。2012年2月，IBM声称在超导集成电路实现的量子计算方面取得数项突破性进展。2013年5月D-WaveSystemInc宣称NASA和Google共同预定了一台采用512量子位的D-WaveTwo量子计算机。2013年6月8日，由中国科学技术大学潘建伟院士领衔的量子光学和量子信息

4、团队首次成功实现了用量子计算机求解线性方程组的实验。据介绍，迄今还没有制造出真正意义上的量子计算机，其中一个很重要的原因是，目前用于量子计算的粒子的量子态并不稳定，电磁干扰或物理干扰可以轻松打乱它们本应进行的计算。43、量子计算机的原理：普通的数字计算机在0和1的二进制系统上运行，称为“比特”（bit）。但量子计算机要远远更为强大。它们可以在量子比特（qubit）上运算，可以计算0和1之间的数值。假想一个放置在磁场中的原子，它像陀螺一样旋转，于是它的旋转轴可以不是向上指就是向下指。常识告诉我们：原子的旋转可能向上也可能向下，但不可能同时

5、都进行。但在量子的奇异世界中，原子被描述为两种状态的总和，一个向上转的原子和一个向下转的原子的总和。在量子的奇妙世界中，每一种物体都被使用所有不可思议状态的总和来描述。54、量子理论：量子论的一些基本论点显得并不“玄乎”，但它的推论显得很“玄”。我们假设一个“量子”距离也就是最小距离的两个端点A和B。按照量子论，物体从A不经过A和B中的任何一个点就能直接到达B。换句话说，物体在A点突然消失，与此同时在B点出现。除了神话，你无法在现实的宏观世界找到一个这样的例子。量子论把人们在宏观世界里建立起来的“常识”和“直觉”打了个七零八落。AB瞬移

6、？6薛定谔之猫是关于量子理论的一个理想实验。实验内容是：这只猫十分可怜，它被封在一个密室里，密室里有食物有毒药。毒药瓶上有一个锤子，锤子由一个电子开关控制，电子开关由放射性原子控制。如果原子核衰变，则放出α粒子，触动电子开关，锤子落下，砸碎毒药瓶，释放出里面的氰化物气体，猫必死无疑。这个残忍的装置由奥地利物理学家埃尔温·薛定谔所设计，所以此猫便叫做薛定谔猫。量子理论认为：如果没有揭开盖子，进行观察，我们永远也不知道猫是死是活，它将永远处于非死非活的叠加态，这与我们的日常经验严重相违。7一个一位的储存器能储存数字0和1，在一个特定时刻只能

7、储存一个数字。相对而言，一个量子运行一个量子比特能储存0、1和0与1的叠加状态，在同一时刻是可以同时存储的。普通存储器0完成1量子存储器01逐步进行同时进行8相干性1叠加性2并行性35、量子计算的特征：96、量子计算机的优点：（1）低能耗：量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究；研究可逆计算机的目的是为了解决计算机的能耗问题。量子计算机的信息处理过程是幺正变换，幺正变换的可逆性使得量子计算机在信息处理过程中能耗较低。（2）超高的计算能力：量子计算机的并行计算能力大幅缩短提取用户所需信息的时间，它可以在几天内解决传统计算机会花费数百万年才

8、能处理的数据，让计算速度“飞”起来。107、量子计算机相关图片：量子处理器量子计算机处理器11D-Wave内部图D-Wave计算机12量子计算机的前景：（1）提供更为精准的天气预报：量子计算机初创企业QxB