量子信息学的量子计算机的作用

欧之科技 0 2025-03-27 21:55

一、量子信息学的量子计算机的作用

迄今为止,世界上还没有真正意义上的量子计算机。但是,世界各地的许多实验室正在以巨大的热情追寻着这个梦想。如何实现量子计算,方案并不少,问题是在实验上实现对微观量子态的操纵确实太困难了。目前已经提出的方案主要利用了原子和光腔相互作用、冷阱束缚离子、电子或核自旋共振、量子点操纵、超导量子干涉等。现在还很难说哪一种方案更有前景,只是量子点方案和超导约瑟夫森结方案更适合集成化和小型化。将来也许现有的方案都派不上用场,最后脱颖而出的是一种全新的设计,而这种新设计又是以某种新材料为基础,就像半导体材料对于电子计算机一样。研究量子计算机的目的不是要用它来取代现有的计算机。量子计算机使计算的概念焕然一新,这是量子计算机与其他计算机如光计算机和生物计算机等的不同之处。量子计算机的作用远不止是解决一些经典计算机无法解决的问题。

二、什么是量子计算机及其发展前景如何

量子计算机(quantum computer)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。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中的能耗问题。

三、量子的实际应用

弦理论,一种统一自然界四种作用力的理论,很奇妙哦

四、写出量子控制领域的一个子领域,并简要概括一下该领域。最好还能帮我写出该领域的几个科学家。谢谢!

目前, 针对量子控制系统的应用及潜在应用的研究十分活跃, 最活跃的是针对量子通讯、量子计算与量子计算机的研究[ 32, 33 ]。另外, 将量子控制系统应用于化学反应的研究也有很多成果。

量子计算机,顾名思义,就是实现量子计算的机器。要说清楚量子计算,首先看传统计算。传统计算机从物理上可以被描述为对输入信号串行按一定算法进行变换的机器,其算法由计算机的内部逻辑电路来实现。

经典计算机具有如下特点:

其输入态和输出态都是传统信号,用量子力学的语言来描述,也即是:其输入态和输出态都是某一力学量的本征态。如输入二进制串行,用量子记号,即。所有的输入态均相互正交。对经典计算机不可能输入如下叠加态:。

传统计算机内部的每一步变换都演化为正交态,而一般的量子变换没有这个性质,因此,传统计算机中的变换(或计算)只对应一类特殊集。

相应于经典计算机的以上两个限制,量子计算机分别作了推广。量子计算机的输入用一个具有有限能级的量子系统来描述,如二能级系统(称为量子比特(qubits)),量子计算机的变换(即量子计算)包括所有可能的正变换。

因此量子计算机的特点为:

量子计算机的输入态和输出态为一般的叠加态,其相互之间通常不正交;

量子计算机中的变换为所有可能的正变换。得出输出态之后,量子计算机对输出态进行一定的测量,给出计算结果。

由此可见,量子计算对传统计算作了极大的扩充,传统计算是一类特殊的量子计算。量子计算最本质的特征为量子叠加性和量子相干性。量子计算机对每一个叠加分量实现的变换相当于一种经典计算,所有这些传统计算同时完成,并按一定的概率振幅叠加起来,给出量子计算机的输出结果。这种计算称为量子并行计算。

该领域的专家有:郭雷院士,郭光灿院士,孙昌璞院士,谈自忠教授,龙桂鲁教授,刘玉玺教授,杜江峰教授,Gerard J. Milburn院士,Matthew R. James 教授,Howard M. Wiseman 院士,Ian R. Petersen院士,Andrew C. Doherty,Hendra Nurdin,Michael J. Biercuk,Tom Stace等。

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摘 要: “量子控制”作为一个全新的学科领域正在蓬勃崛起。为此, 首先对量子控制的起源和发展进行概述; 然后对量子力学的基本方法和工具作了初步介绍, 它提供了量子控制的理论基础和模型框架;接着讨论量子控制与控制论的关系、量子控制系统的模型以及目前国际上的研究动态; 最后对未来的研究方向提出一些展望。

关键词: 量子控制; Sch rodiger¨方程; 李群; 李代数; 现代控制理论

量子计算机基本原理是什么,又长什么样
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