光量子計算機是偽科學(xué)嗎？光量子計算機的原理

　　相信很多人知道薛定諤的貓這一理論，但是你知道這是從哪里來(lái)得的一個(gè)猜想嗎?事實(shí)上就是源自光量子計算機。因為量子計算機的難以實(shí)現，在很長(cháng)的時(shí)間里，人們都認為光量子計算機的偽科學(xué)。但是，日前，中國科學(xué)家已經(jīng)研究出了世界上首臺光量子計算機。下面百街秀為你公布光量子計算機是偽科學(xué)嗎?光量子計算機的原理。

光量子計算機是偽科學(xué)嗎

　　以前人們一直把量子計算機叫做偽科學(xué)，但是事實(shí)上，量子計算機已研發(fā)出來(lái)。而且是完完全全的中國造。

　　2017年5月3號，中國科學(xué)院在上海舉辦新聞發(fā)布會(huì )，宣布世界上第一臺超越早期經(jīng)典計算機的光量子計算機誕生。據悉，該量子計算機是貨真價(jià)實(shí)的“中國造”，是中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉教授及其同事陸朝陽(yáng)、朱曉波等，聯(lián)合浙江大學(xué)王浩華教授研究組攻關(guān)突破的成果。

　　這是歷史上第一臺超越早期經(jīng)典計算機的基于單光子的量子模擬機，為最終實(shí)現超越經(jīng)典計算能力的量子計算這一國際學(xué)術(shù)界稱(chēng)之為“量子稱(chēng)霸”的目標奠定了堅實(shí)的基礎。點(diǎn)擊查看詳情：世界上第一臺光量子計算機誕生中國：比國外快240000倍。

量子計算機是什么

　　量子計算機是一類(lèi)遵循量子力學(xué)規律進(jìn)行高速數學(xué)和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。當某個(gè)裝置處理和計算的是量子信息，運行的是量子算法時(shí)，它就是量子計算機。量子計算機的概念源于對可逆計算機的研究。研究可逆計算機的目的是為了解決計算機中的能耗問(wèn)題。

量子計算機的原理

　　早先由理查德·費曼提出，一開(kāi)始是從物理現象的模擬而來(lái)的?？伤l(fā)現當模擬量子現象時(shí)，因為龐大的希爾伯特空間使資料量也變得龐大，一個(gè)完好的模擬所需的運算時(shí)間變得相當可觀(guān)，甚至是不切實(shí)際的天文數字。理查德·費曼當時(shí)就想到，如果用量子系統構成的計算機來(lái)模擬量子現象，則運算時(shí)間可大幅度減少。量子計算機的概念從此誕生。

　　我們假設一個(gè)“量子”距離也就是最小距離的兩個(gè)端點(diǎn)A和B。按照量子論，物體從A不經(jīng)過(guò)A和B中的任何一個(gè)點(diǎn)就能直接到達B。換句話(huà)說(shuō)，物體在A(yíng)點(diǎn)突然消失，與此同時(shí)在B點(diǎn)出現。除了神話(huà)，你無(wú)法在現實(shí)的宏觀(guān)世界找到一個(gè)這樣的例子。量子論把人們在宏觀(guān)世界里建立起來(lái)的“常識”和“直覺(jué)”打了個(gè)七零八落。

簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)，量子計算機的原理就是用量子比特代替原來(lái)的普通比特。

　　從物理層面上來(lái)看，量子計算機不是基于普通的晶體管，而是使用自旋方向受控的粒子(比如質(zhì)子核磁共振)或者偏振方向受控的光子(學(xué)校實(shí)驗大多用這個(gè))等等作為載體。當然從理論上來(lái)看任何一個(gè)多能級系統都可以作為量子比特的載體。

　　從計算原理上來(lái)看，量子計算機的輸入態(tài)既可以是離散的本征態(tài)(如傳統的計算機一樣)，也可以是疊加態(tài)(幾種不同狀態(tài)的幾率疊加)，對信息的操作從傳統的“和”，“或”，“與”等邏輯運算擴展到任何幺正變換，輸出也可以是疊加態(tài)或某個(gè)本征態(tài)。所以量子計算機會(huì )更加靈活，并能實(shí)現并行計算。

　　相信知道量子計算機的人都應該知道一個(gè)理論：薛定諤的貓。

　　薛定諤之貓是關(guān)于量子理論的一個(gè)理想實(shí)驗。實(shí)驗內容是：這只貓十分可憐，它被封在一個(gè)密室里，密室里有食物有毒藥。毒藥瓶上有一個(gè)錘子，錘子由一個(gè)電子開(kāi)關(guān)控制，電子開(kāi)關(guān)由放射性原子控制。如果原子核衰變，則放出α粒子，觸動(dòng)電子開(kāi)關(guān)，錘子落下，砸碎毒藥瓶，釋放出里面的氰化物氣體，貓必死無(wú)疑。這個(gè)殘忍的裝置由奧地利物理學(xué)家埃爾溫·薛定諤所設計，所以此貓便叫做薛定諤貓。

　　量子理論認為：如果沒(méi)有揭開(kāi)蓋子，進(jìn)行觀(guān)察，我們永遠也不知道貓是死是活，它將永遠處于非死非活的疊加態(tài)，這與我們的日常經(jīng)驗嚴重相違。