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這些年量子計算機、量子通訊、量子雷達等火遍了網絡,但凡帶點兒技術性的東西都往量子上扯,甚至有商家大推量子點電視。
著名的實體學家費曼曾經說過一句話,這個世界上沒有人真的懂量子力學。科學家尚且如此,普通人更不用說,最多是調侃句“遇事不決,量子力學”。總之就是不明覺厲,雖然不明白你在說什麼,但好像很厲害的樣子。
那麼究竟什麼是量子計算呢?這裡隻提供概念,沒有書本上的複雜過程。那些東西多數非專業人士看了都是一頭霧水,是以我們隻取核心概要。
1、量子是什麼?
量子(quantum)即一個實體量如果存在最小的不可分割的基本機關,則這個實體量是量子化的,并把最小機關稱為量子。
量子是普朗克為了解釋黑體輻射的實驗現象提出的假設:黑體輻射中的輻射能量是不連續的,隻能取能量基本機關的整數倍。
普朗克常數 h=6.62607015×10^(-34) J·s
普朗克常數h不是通過實驗觀測到的,而是普朗克根據創造性假設計算而來的理論值。
與能量一樣,其它實體量如角動量、自旋、電荷等表現出這種不連續的量子化現象。量子化現象主要表現在微觀實體世界。
量子是種廣泛的概念,而不是一種具體的粒子。量子不是粒子,它是計量能量的最小機關。量子力學認為物質(包括時空)都不是連續的,而 是一份一份的,連電磁波也是一份一份的,即光量子。
關鍵詞: 最小機關
2、波粒二象性
單電子雙縫幹涉實驗
不知道能不能這樣了解:波是現象,粒是本質
這樣解釋應該有助于了解粒子多态特性。
關鍵詞:粒子波動
3、量子力學
量子力學(Quantum Mechanics)是研究物質世界微觀粒子運動規律的實體學分支,主要研究原子、分子、凝聚态物質,以及原子核和基本粒子的結構、性質的基礎理論。
關鍵詞: 微觀粒子
4、量子計算
量子計算機依賴出現在自然界的量子力學現象—— 基本上是物質的兩種重要狀态,名為疊加(superposition)和糾纏(entanglement)。物質的這些狀态被用于計算時,有望提升對複雜資料集執行計算的能力。
量子疊加:指一個量子系統可以處在不同量子态的疊加态上。著名的“薛定谔的貓”理論曾經形象地表述為“一隻貓可以同時既是活的又是死的”。
薛定谔的貓
量子糾纏:指的是量子粒子之間的互相作用。即使粒子間相隔甚遠,它們依然互相作用、互相參照,而不是獨立的。
量子糾纏
量子比特可能是-1或1,也就是同時擁有這兩個值的屬性,這就叫疊加。疊加狀态大于兩個能級的量子比特被稱為量子電碼,它可存在于0、1和2等多個态中。
經典比特與量子比特的差別
量子計算機(quantum computer)是一類遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子資訊的實體裝置。當某個裝置處理和計算的是量子資訊,運作的是量子算法時,它就是量子計算機。
關鍵詞:多态與并行
量子計算機
量子計算機與普通計算機的差別:從某種确定的意義上來說,量子計算機也是一種圖靈機。但和傳統的機器不同,它的内态是不确定的,它同時可以執行多個指向下一階段的操作。如果把傳統的計算機稱為決定性的圖靈機(Deterministic Turing Machine, DTM),量子計算機則是非決定性的圖靈機(NDTM)。它将具有比傳統的計算機大得多的效率。用術語來講,執行同一任務時它所要求的複雜性(complexity)要低得多。理由是顯而易見的,量子計算機執行的是一種并行計算,正如我們前面舉的例子,當一個10bits的資訊被處理時,量子計算機實際上操作了2^10個态!
——曹天元《上帝擲骰子嗎:量子實體神話》
總結:量子計算機就是以量子疊加及糾纏特性實作多态、并行高速計算的新型計算機。
依個人了解抽象總結,僅供參考。