量子计算机的优势是什么？

2025-03-26 19:32:11

推荐回答（4个）

回答1：

把量子力学和计算机结合起来的可能性，是在1982年由美国著名物理学家理查德·费因曼首次发现的。不久之后，英国牛津大学的物理学家戴维·多伊奇，于1985年初步阐述了量子计算机的概念，并指出，量子并行处理技术会大大提高传统计算机的功能。

量子计算机最根本的优势在于，它是利用比分子更小的原子，作为最基本的数据单位来进行运算。美国、英国和以色列等国家，都先后开展了有关量子计算机的基础研究。

虽然分子、光子和量子计算机的研究才刚刚起步，它们究竟具有什么样的功能也并不清楚，但科学家们却都充满信心，各国政府也非常支持他们的科研工作。在全世界的关注和支持下，这几种新型计算机都将在未来一二十年内，取得突破性进展，并以独特的形象与我们见面。

回答2：

量子计算机
在最近的nature
周刊上，来自美国标准技术研究院的Emanuel
Knill，以问答的方式介绍了关于量子计算机的基础知识，并且对发展前景做出了展望。现综述如下：
在传统（或经典）计算机中，信息用0
和
1
组成的字符串表示（每位一个比特，不是0就是1）。量子比特与经典的区别在于，前者应用了叠加原理
；以至于量子比特可以是0
和
1的任意组合，例如：W>
=
a
0>
+
b1>
，其中
a
和
b
分别代表相干叠加态中
0>
态和1>态的比例系数。与经典情况类似，量子比特也可以构成比特串。基于量子相干效应，满足
a^2
+b^2
=
1条件的系数取值有无穷多组，因此量子比特串所代表的信息得以大大丰富。量子比特的构成可以利用光子的偏振，也可以利用被捕获离子（或原子）的能级，还可以利用超导线路（其中包括与电荷量相关的Cooper对箱，以及与环流方向相关的左/右旋环流之叠加态）。对量子信息的物理操控，包括对量子比特状态的初始化、逻辑门控制以及状态测量等。对某些问题，量子计算机可以做得比经典计算机快。但对于
“词处理”
一类的问题，考虑到要另外耗费量子比特操控资源，量子计算机不具有速度优势。
关于量子计算，原本只有学术方面的兴趣。1994年Peter
Shor设计了一个非常有效的量子运算法则，用于将大数分解成两个素数因子；之后引出了一系列有关使用量子系统求解
“甲骨文问题”
的研究成果。Peter
Shor的算法可以轻易破解当今在互联网上普遍使用的通信密码，这使得圈内专家开始评估构建量子计算机的可行性。理论表明：如果使用量子计算机仿真模拟量子系统，其求解速度将以指数方式提高。此外，对于最佳化以及积分问题，量子计算机的加速能力也是明显的。为构建量子计算机，首先要求量子比特与环境隔绝，避免“退相干”。使用逻辑门操控量子比特是我们所要做的，但退相干则引入误差。
纠缠是指两个粒子密切相关。首先A粒子和B粒子必须分别处于叠加态，纠缠量子对的状态可（例如）表示为：状态AB>
=

0A0B>
±
1A1B>
和
状态AB>
=

0A1B>
±
1A0B>
。更重要的是，如果我们对A粒子的状态进行测量得到的结果是0，则B粒子必将坍缩到
1>
态，反之亦然。利用相互纠缠的量子对，可以对信息传输进行加密或解密。然而，纠缠的应用对增强量子计算机的功能而言，尚没有圈内的共识。
对量子比特做出精确的物理操控，是量子计算机给出正确结果的关键。我们不可能纠正每一个可能发生的错误，最终的量子纠错测试应在一台规模化的量子计算机上完成。量子计算机出错的途径比经典计算机更多，纠错任务的完成要求附加许多硬件（如量子比特和逻辑门）。对于出错几率的上限已经有了一个共识，即应小于0.0001。目前，还没有足够精确的量子逻辑门被展示，这也是业界所面临的一大挑战。利用8个被捕获的离子构成8位量子比特串，在这台迷你尺寸的量子计算机（只能算得上是量子寄存器）上，研究者已经展示了它分解
“大数”
的能力（15
=
3×5）。预计，在极低温条件下被捕获的原子阵列（作为量子比特阵列），将很快被用于量子过程的仿真模拟。Emanuel
Knill乐观地估计，在他有生之年可以看到：能够完成有趣运算的量子设备。
（戴闻
编译自
Nature
463（2010）：441-443
）

回答3：

回答4：

存储信息量大，能耗低，运算快，精确度高，寿命长。。

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