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什么是量子计算机?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2020-09-08 09:22:33

这是一个假设的量子装置,将永远不会实际实现,因为它的运作原理是违反量子力学。更准确地说,是量子叠加原理。我们将详细说明这一点,为此我们转向量子力学的基础。

量子计算机的运行可以用量子叠加原理来分析,因为量子处理器的运行正是基于量子叠加。

量子计算机是一种使用量子力学现象(量子叠加、量子纠缠)来传输和处理数据的计算设备。量子计算机(与传统计算机相反)不是使用位(能够取0或1的值)操作,而是使用值同时为0和1的量子位。从理论上讲,这允许你同时处理所有可能的状态,在许多算法上比传统计算机具有显着的优势。

什么是量子计算机?

量子计算机不使用普通的(经典的)算法进行计算,而是使用具有量子性质的过程。

如果一个经典处理器在任何时刻都能处于|0>,|1>,…|N-1>(狄拉克符号),那么量子处理器在每一刻都同时处于所有这些基本状态…这个量子态被称为这些经典态的“量子叠加”。(量子计算-维基百科)

现在让我们记住量子力学和量子叠加原理。

量子力学的数学仪器的基础构成了这样的断言:一个量子系统的状态可以由坐标x(q)的某个函数来描述,该函数称为波函数(该函数的模的平方决定了坐标值的概率分布)。波函数的知识原则上允许计算各种结果的概率,一般来说,任何测量(不一定是坐标的测量)(L.D.朗道,E.M.Lifshitz,《理论物理》10卷)。卷3。量子力学。第四版。莫斯科。《科学》,1989,第19-21页。ISBN 5-02-014421-5(第3卷))。

现在让我们分析量子叠加的原理。考虑两个量子态(实际存在的),它们被描述为波函数,分别是,high1和,high2。根据叠加原理,它们的线性组合(cruch 3=C1 cruch 1+C2 cruch 2)将会是第三个量子态(实际上已经存在),它将被描述为波函数cruch 3。这是什么意思?这意味着当测量一定的物理量d时,|次氧化态1>会导致d1,而测量|次氧化态2>的d值会导致d2。当实现第三个量子态|(cu3>)时,则在测量物理量时,量子系统取d1和d2值,概率分别为|C1|^2和|C2|^2。也就是说,在量子态|跳转3>时,当我们有多个维度时,我们有时会得到d1值,有时会得到d2值(具有一定的已知频率)。但是,当d1和d2同时实现时,我们永远不会得到状态。第三个量子态|(cy3)>的存在仅仅意味着当被测量时,在一个真实的物理设备上(量子处理器就是这样一个设备:)),我们有时会收到d1的值,有时会收到d2的值。但是,真正的物理设备不会同时“包含”两个值(d1和d2)。量子叠加原理禁止这样做,因为从经典观点来看,量子叠加是状态的叠加(混合),不能同时实现,它是替代(互斥)状态的叠加(量子叠加-维基百科)…因此,量子计算机是不可能存在的。

有必要了解第三个量子态|和3>的存在。这是一个概率国家。量子系统的存在仅仅表明它是一个典型的统计系统。这就是量子世界的结构。因此,不存在两个值(d1和d2)同时存在的“真实”存在,也不可能存在。抛硬币的例子很好地说明了这一点。

让我们的硬币在两面都有一个零像。这是硬币|×1>的第一个量子态。硬币侧面的图像是量子系统的某种性质。一枚硬币存在于这样一个世界(例如,在地球的轨道上),在那里它处于持续的剧烈运动中,不允许固定其侧面所描绘的值(这是测量前的量子系统)。当然,如果一枚硬币落在地球上,我们总是会把它固定为零。硬币下落的时刻是测量量子系统中物理量的时刻。

一枚硬币在第二个量子态中表现相似,也就是说,当硬币的两面都有一个单位的图像时。

但是,如果硬币|的第三个量子态被实现,那么一切都将不同。第三个量子态|oz3>,这是硬币有一面描绘1(1),另一面描绘0(0)的状态,在行星地球轨道上,这样的硬币会不断地剧烈运动,因此它的“价值”是不确定的。但是,如果有一个力作用在硬币上,它落到地面上,那么我们将固定0或1。硬币下落的瞬间是对真实物理装置上物理量的测量。而且,只有当硬币静止且在表面上时,才可以固定“0”或“1”,这是进行配准的一定条件。如果没有这些条件,那么就没有物理量,进一步的推理就毫无意义。根据定义,量子处理器是一种记录真实物理量的设备。也就是说,对于它来说,同时存在“0”和“1”是根本不可能的,因为它将注册“1”或“0”(现在您的计算机这样做:))。这意味着量子计算机是不可能实际实现的。不幸的是……
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