主题：【原创】科普--量子计算机到底是什么 -- bnugirl

要用学量子的精神写科普，造福西西河。

APS March Meeting 在哪里？

一定可以笑翻一堆老中的。

“ 一旦对它进行测量 量子态就被破坏了 也就是说它脆弱到什么程度呢 跟封建社会大家闺秀一样 不能让人看 看一眼 就失贞了”

估计不久就会出现在各地的大学物理课上了。

mm也不要生气，还是那句话，把批评看成善意的，按照自己的方式写好了。

我很喜欢看你这种科普文章的，深入浅出

这些问题 就不得不用数学了

容我后面再回答 我下面就会写factorization algorithm 那就是一个use case

傅立叶变换 Fourier transformation 是啥呢 就是把一个方程转化为它的频率方程 举个例子吧 sin(x) 它的周期是2*pi 频率是1/(2*pi) 在Fourier domain里 它就变成了delta(f+-1/(2*pi)) 它只在+-1/(2*pi)这两点上有定义 在其他地方都是0

量子算法 也是聪明地用了量子傅立叶变换

再说这个Shor's factorization algorithm 它用了一个数学定理 如果要分解一个整数N 任选一个小于它的整数 x 取n=0,1,2, ..., N 作x^n mod N 得到的结果是一个周期为r的周期性序列 x^(r/2) + 1或者 x^(r/2)-1 和N的最大公约数 就是N的一个因子 利用这个定理 就把这个factorization问题转化成了算周期或者频率的问题 用傅立叶变换 可以很容易地得到周期

for example, pick N=15, x=2

n=0,1,2,3,...15

x^n mod N=1,2,4,8,1,2,4,8,....

r=4 x^(r/2)+1=5 x^(r/2)-1=3 5 and 3 are factors of N=15.

那为什么只有量子计算机能用这个定理 传统计算机不能用这个定理呢 因为只有量子计算机可以同时对2^n个状态作运算 传统计算机只能一个一个作 所以只有量子计算机可以利用这个定理 快速地解决factorization问题

量子态通常用矩阵 (column matrix) 来表示

例如 |0>= (1，0) |1>=(0，1) 单qubit的 是一个2x1 matrix 双qubit 是一个4x1 matrix

前面提到过universal set 用这个set里的四个门的不同排列组合 可以实现任何操作

传统计算机里 NAND 就是一个universal gate 任何逻辑计算都可以用NAND 来实现

量子计算机里 这四个门 分别是

Hadamard gate (H), |0> --> |0>+|1> |1> --> |0>-|1>

a phase gate ,

a pi/8 gate,

and the controlled NOT gate.

详细见链接 在这里输入数学不大方便

http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_gate#Universal_quantum_gates

用这些也可以做出来传统计算机里的与或非门

为保证计算结果的准确 当然计算过程需要一定的准确度 但是和模拟信号还是不一样的 量子计算机还是使用二进制的 虽然它的操作是旋转 而不是0变1 1变0这么简单

感觉量子计算机是不是处理信号的方式与现在的常规计算机不同啊?用傅立叶变换挺巧妙的.

新学科经常借鉴别的相近学科的成熟理论来阐述,这样不仅理论基础比较完善,也有现成的工具.

量子计算的2个潜在问题:

1 非定域性是否真的可以当作未来的计算资源.

2 是否可放大.

见:

http://www.xys.org/xys/ebooks/others/science/dajia9/panjianwei2.txt

葡萄:【讨论】向量子计算机前进:潘建伟等在国际上首次实现量子分解算法

这篇报道确实很有误导嫌疑

潘建伟的名字 我以前没有听说过 他老板倒是知道的 刚才查了一下 今年物理年会 他有两篇文章 不过都不是第一作者 应该是他学生做的东西 他应该也不会自己上台讲 在下面坐镇是很有可能的 看看会不会碰到他吧

2000初 量子计算机很是火了一阵子 尤其是军方 一听说能破解任何密码系统 热情高涨 拼命往里砸钱 特别好申请经费 大概申请书都是象上面的报道一样 充满误导的 现在军方也意识到 离造出来一台能破解密码的量子计算机还远着呢 投资热情也淡下来了

不管到底需要多少年 才能真的造出来一台有实用价值的量子计算机 这个领域的研究都是很有价值的 其中一个分支 量子通讯 很有可能比量子计算机更早实现

太专业的东西 想写得通俗 很难

而且根据花来判断 感兴趣的人也不多

今年军方又cut了一批funding 连MIT都被砍了