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编程问答

量子计算入门

發(fā)布時(shí)間：2025/6/15 编程问答 21 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了量子计算入门小編覺得挺不錯(cuò)的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個(gè)參考.

在 IBM Bluemix 云平臺(tái)上開發(fā)并部署您的下一個(gè)應(yīng)用。

現(xiàn)在就開始免費(fèi)試用

Alan Turing 在 1936 年發(fā)明可編程計(jì)算機(jī)（請(qǐng)參閱?參考資料）是作為一種思想實(shí)驗(yàn)以證明某些數(shù)學(xué)問題不可計(jì)算。在他的論證中，隱含的觀點(diǎn)是一臺(tái)裝有足夠資源的計(jì)算機(jī)能實(shí)現(xiàn)任何合理的算法。

從那時(shí)起，計(jì)算機(jī)工業(yè)不僅得以建造可編程計(jì)算機(jī)器，而且還通過每十八個(gè)月左右就使能力加倍，從而超越了它們自身。雖然計(jì)算機(jī)技術(shù)瘋狂的向前發(fā)展，但是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)仍無法在難題方面取得顯著進(jìn)展。需要指數(shù)資源的問題（同問題本身的大小相比）在當(dāng)今仍然同 1936 年時(shí)一樣棘手。

1982 年 Richard Feynman 提出，值得尊敬的 Turing 機(jī)器的功能也許并沒有人們所想的那么強(qiáng)大。當(dāng)時(shí) Feynman 正在試圖用量子力學(xué)模擬 N 粒子之間的相互作用。盡管他很努力，但他沒能找到不使用指數(shù)資源的一般性解法。

然而不知為什么，大自然能僅使用 N 粒子模擬這一數(shù)學(xué)問題。結(jié)論是不可避免的：大自然具有建造非常高級(jí)的計(jì)算設(shè)備的能力，這說明 Turing 機(jī)器還不是人們從前所認(rèn)為的全能計(jì)算機(jī)。

使量子計(jì)算問題形象化

QC 算法涉及就概率因子進(jìn)行思考，對(duì)于現(xiàn)在的程序員而言，這是概念上的變化。在某些方面，這就象第一次卷入使用 OOP（面向?qū)ο缶幊谭椒?#xff09;、結(jié)構(gòu)化編程或多線程時(shí)概念上的轉(zhuǎn)變。從另一種角度來看，這種轉(zhuǎn)變更為重要，因?yàn)檫@使全新的一類（有可能）沒有替代物的問題開始出現(xiàn)了。

讓我們想象一下下面這個(gè)問題。我們要找一條路穿過一個(gè)復(fù)雜的迷宮。每次我們沿著一條路走，很快就會(huì)碰到新的岔路。即使知道出去的路，還是容易迷路。換句話說，有一個(gè)著名的走迷宮算法就是右手法則－順著右手邊的墻走，直到出去（包括繞過絕路）。這條路也許并不很短，但是至少您不會(huì)反復(fù)走相同的過道。以計(jì)算機(jī)術(shù)語表述，這條規(guī)則也可以稱作遞歸樹下行。

現(xiàn)在讓我們想象另外一種解決方案。站在迷宮入口，釋放足夠數(shù)量的著色氣體，以同時(shí)充滿迷宮的每條過道。讓一位合作者站在出口處。當(dāng)她看到一縷著色氣體出來時(shí)，就向那些氣體粒子詢問它們走過的路徑。她詢問的第一個(gè)粒子走過的路徑最有可能是穿過迷宮的所有可能路徑中最短的一條。

當(dāng)然，氣體顆粒絕不會(huì)給我們講述它們的旅行。但是 QC 以一種同我們的方案非常類似的方式運(yùn)作。即，QC 先把整個(gè)問題空間填滿，然后只需費(fèi)心去問問正確的解決方案（把所有的絕路排除在答案空間以外）。

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qcl 量子計(jì)算機(jī)模擬器

在一臺(tái)傳統(tǒng)的經(jīng)典計(jì)算機(jī)上模擬量子計(jì)算機(jī)是個(gè)難題。需要的資源隨被模擬的量子內(nèi)存數(shù)量增加呈指數(shù)增長(zhǎng)，以致于連模擬一臺(tái)只有幾十個(gè)量子位（quantum bit，qubit）的 QC 也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了現(xiàn)在制造的任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)的能力范圍。

qcl 只模擬非常小的量子計(jì)算機(jī)，但幸運(yùn)的是，它的效力剛好足夠大，可以展示一些有用的 QC 算法背后的概念。

和過去的超級(jí)計(jì)算機(jī)一樣，未來的第一臺(tái) QC 的核心很可能由一些存儲(chǔ)和控制量子態(tài)機(jī)器的奇特硬件組成。其外圍將會(huì)是生命支持硬件以支援核心并把適當(dāng)?shù)木幊汰h(huán)境呈現(xiàn)給用戶。qcl 通過為經(jīng)典程序結(jié)構(gòu)提供量子數(shù)據(jù)類型及對(duì)其執(zhí)行操作的特殊函數(shù)來模擬這樣一種環(huán)境。

讓我們從一些經(jīng)典計(jì)算中常見的運(yùn)算開始使用 qcl。由于 qcl 是語法上模糊的類似于 C 的交互式解釋器，所以我們只要啟動(dòng)它就可以往里面輸入命令。為了使我們的示例更具可讀性，我們把被模擬的量子位數(shù)目限制為 5 位。

清單 1. 初始化 qcl 并轉(zhuǎn)存一個(gè)量子位

$ qcl --bits=5 [0/8] 1 |00000> qcl> qureg a[1]; qcl> dump a : SPECTRUM a: |....0> 1 |0>

此處我們?cè)?qcl 量子堆中為一個(gè) 1 量子位（布爾型）變量分配空間。機(jī)器的量子態(tài)（?|00000>?）被初始化為全 0。符號(hào)?|>?表示這是量子態(tài)（有時(shí)也叫做 ket），而 5 個(gè) 0 的字符串（一個(gè) 0 代表量子堆中的一位）就形成該狀態(tài)的標(biāo)簽。這叫做量子力學(xué)的 Dirac 標(biāo)記法（也可以稱做 bra-ket）。同線性代數(shù)傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)標(biāo)記法相比，其主要優(yōu)點(diǎn)是更易于輸入。

“qureg a[1]”為量子堆中的 1 位變量?a?分配空間。?dump a?命令給了我們一些關(guān)于?a?的信息。?SPECTRUM?行告訴我們?cè)诹孔佣阎蟹峙浣o?a?的量子位的位置；在這種情況下，?a?的 0 位是堆中右面第一位的量子位。下面一行告訴我們，如果我們要測(cè)量?a?，那么我們認(rèn)為“0”的概率為“1”。

當(dāng)然，因?yàn)?qcl 是一個(gè)模擬器，所以只是有可能能窺到量子內(nèi)存。只有不可撤回的改變值才能觀察到真正的量子位。后面還有更多這方面的內(nèi)容。

qcl 提供的基本量子運(yùn)算符中有許多在經(jīng)典計(jì)算中很常見。例如，?Not()?函數(shù)會(huì)把一位的值取反。

清單 2. 對(duì)一個(gè)量子位使用布爾型函數(shù)

qcl> Not(a); [2/8] 1 |00001>

再次對(duì)同一量子位使用?Not()?將撤消第一次的結(jié)果，這正是我們?cè)诮?jīng)典計(jì)算中所預(yù)期的。

CNot(x,y)?運(yùn)算符測(cè)試 y 的值，如果是“1”，則對(duì) x 的值取反。等價(jià)于 C 中的?x^=y?語句。

清單 3. 其它一些量子位運(yùn)算符（CNot）

qcl> qureg b[2]; qcl> Not(b[1]); [3/8] 1 |00100> qcl> CNot(b[0], b[1]); [3/8] 1 |00110> qcl> dump b[0]; : SPECTRUM b[0]: |...0.> 1 |1> qcl> dump b[1]; : SPECTRUM b[1]: |..0..> 1 |1>

CNot()?運(yùn)算符同?Not()?運(yùn)算符一樣，是它本身的逆。第二次應(yīng)用時(shí)，它會(huì)把第一次的結(jié)果反過來，使您回到同開始時(shí)一樣的狀態(tài)。

可逆性觀點(diǎn)是理解量子計(jì)算的關(guān)鍵。理論物理學(xué)告訴我們對(duì)量子位進(jìn)行的所有操作（除了測(cè)量以外）必須可撤消。我們必須一直保留足夠的信息以復(fù)原任何操作。這意味著象賦值（x=y）、AND（?x&=y?）和 OR（?x|=y?）（在經(jīng)典計(jì)算中我們認(rèn)為這些運(yùn)算是理所當(dāng)然的）就必須為能在 QC 中使用而修改了。幸運(yùn)的是，有一個(gè)簡(jiǎn)單的方案可以把不可逆的經(jīng)典運(yùn)算轉(zhuǎn)換成量子運(yùn)算。

首先，除了要把量子位初始化為“0”，我們絕不重寫它。因此在我們本來可以進(jìn)行賦值（x=y）的地方，我們沒有這么做，而是把目標(biāo)初始化（x=0）并如同上面的示例一樣使用異或（x^=y）。

清單 4. 對(duì)布爾型 AND 進(jìn)行可逆模擬

如果 y 和 z 的值都是“1”，?CNot(x, y & z)?會(huì)對(duì) x 的值取反。因此如果在開始前我們就把?x?初始化成“0”，那么這就象計(jì)算?y & z?并把值存到?x里。這是一個(gè)細(xì)微的區(qū)別，但卻是量子計(jì)算中的一個(gè)重要區(qū)別。

現(xiàn)在讓我們看看一些無經(jīng)典類似情況的運(yùn)算。最引人注目的，同時(shí)也是最有用的其中之一就是 Hadamard 函數(shù)，qcl 把它恰當(dāng)?shù)臉?biāo)記為?Mix()。?Mix()?把計(jì)算基態(tài)，如?|0>?或?|1>?，變成量子疊加。下面一個(gè)量子位的示例：

清單 5. 用 Mix() 進(jìn)行狀態(tài)疊加

[0/8] 1 |00000> qcl> qureg a[1]; qcl> dump a; : SPECTRUM a: |....0> 1 |0> qcl> Mix(a); [1/8] 0.707107 |00000> + 0.707107 |00001> qcl> dump a; : SPECTRUM a: |....0> 0.5 |0> + 0.5 |1>

本例中，我們利用了量子力學(xué)的疊加原理。根據(jù)?dump a?，如果我們要測(cè)量?a?，我們會(huì)認(rèn)為“0”或“1”的概率都等于 0.5（0.707107?2）。

如果您以前從未接觸過疊加這個(gè)概念，那么它可能有點(diǎn)兒令人困惑。量子力學(xué)告訴我們，小粒子，比如電子，可以同時(shí)處于兩個(gè)位置。同樣，一個(gè)量子位可以同時(shí)有兩個(gè)不同的值。理解這一切的關(guān)鍵在于向量算術(shù)。

和經(jīng)典計(jì)算機(jī)機(jī)器狀態(tài)只是唯一的一串 1 和 0 不同，QC 的狀態(tài)是一個(gè)向量，其分量包括所有可能的 1 和 0 組成的字符串。換一種方式來說，這些 1 和 0 組成的字符串構(gòu)成了我們的機(jī)器狀態(tài)生存的向量空間的基礎(chǔ)。我們可以通過寫出如下的和來把 QC 的狀態(tài)寫下來：

清單 6. 量子計(jì)算機(jī)的向量態(tài)

a|X> + b|Y> + ...

此處?X?、?Y?等是 1 和 0 組成的字符串，?a?、?b?等是分量 X、Y 等的振幅。?|X>?標(biāo)記正是物理學(xué)家們表示“名叫 X 的向量（或狀態(tài)）”的方式。

如果我們有兩個(gè)量子位?a?與?b?（初始化成 0）并對(duì)?a?執(zhí)行了一系列量子運(yùn)算，然后對(duì)?b?執(zhí)行同樣的運(yùn)算，我們應(yīng)當(dāng)預(yù)期結(jié)束時(shí)?a?和?b?的值相同，確實(shí)是這樣。

清單 7. 獨(dú)立疊加的量子位

qcl> qureg a[1]; qcl> Not(a); [1/8] 1 |00001> qcl> Mix(a); [1/8] 0.707107 |00000> + -0.707107 |00001> qcl> qureg b[1]; qcl> Not(b); [2/8] 0.707107 |00010> + -0.707107 |00011> qcl> Mix(b); [2/8] 0.5 |00000> + -0.5 |00010> + -0.5 |00001> + 0.5 |00011> qcl> dump a : SPECTRUM a: |....0> 0.5 |0> + 0.5 |1> qcl> dump b : SPECTRUM b: |...0.> 0.5 |0> + 0.5 |1>

在這個(gè)示例中，?a?和?b?是完全獨(dú)立的。如果我們測(cè)量其中一個(gè)，那么不應(yīng)當(dāng)對(duì)另外一個(gè)造成任何影響。

清單 8. 獨(dú)立測(cè)量的量子位

qcl> measure a; [2/8] -0.707107 |00001> + 0.707107 |00011> qcl> dump b : SPECTRUM b: |...0.> 0.5 |0> + 0.5 |1>

正如我們所預(yù)期的，?b?的頻譜并沒有因測(cè)量?a?而改變。

如果運(yùn)算比簡(jiǎn)單的?Not();Mix()?要復(fù)雜，那么我們可能很想只對(duì)?a?執(zhí)行一次這些運(yùn)算，然后把值從?a?拷貝到?b?。不錯(cuò)，雖然我們無法真的進(jìn)行拷貝（因?yàn)榭截惒皇强赡孢\(yùn)算），但是我們可以把?b?初始化為 0，然后用?CNot(b,a)?會(huì)達(dá)到相同的目的。

很可惜，它所做的并不是我們所預(yù)期的。但還是讓我們嘗試一下看看會(huì)得到什么結(jié)果：

清單 9. 嘗試量子位拷貝運(yùn)算

qcl> qureg a[1]; qcl> Not(a); [1/8] 1 |00001> qcl> Mix(a); [1/8] 0.707107 |00000> + -0.707107 |00001> qcl> qureg b[1]; qcl> CNot(b,a); [2/8] 0.707107 |00000> + -0.707107 |00011> qcl> dump a; : SPECTRUM a: |....0> 0.5 |0> + 0.5 |1> qcl> dump b; : SPECTRUM b: |...0.> 0.5 |0> + 0.5 |1>

a?和?b?的頻譜看起來是正確的。而且事實(shí)上如果我們只對(duì)?a?或?b?中的一個(gè)進(jìn)行測(cè)量，我們就會(huì)得到和上面一樣的結(jié)果。區(qū)別在于我們對(duì) a 和 b 都進(jìn)行測(cè)量時(shí)所發(fā)生的事。

請(qǐng)記住測(cè)量結(jié)果是隨機(jī)的，因此如果您正反復(fù)做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，您的結(jié)果可能會(huì)有所不同。

清單 10. 測(cè)量使量子位疊加坍縮

qcl> measure a; [2/8] -1 |00011> qcl> dump b : SPECTRUM b: |...0.> 1 |1>

通過測(cè)量?a?，我們使?b?的疊加坍縮了。這是因?yàn)?a?與?b?糾纏在物理學(xué)家們所說的 EPR 對(duì)中，繼 Einstein 之后，Podolsky 和 Rosen 都試圖用它來說明量子力學(xué)是一個(gè)不完整的理論。然而，John Bell 后來通過實(shí)驗(yàn)反駁 Bell 不等式（正是它使 EPR 思維實(shí)驗(yàn)正式化）證明了真實(shí)粒子間的糾纏。

您試圖把一個(gè)量子變量拷貝到另一個(gè)上時(shí)發(fā)生了什么事？您以最終得到的是糾纏，而非真正的拷貝。

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Deutsch 問題

假定我們有一個(gè)函數(shù)，它有一個(gè)參數(shù)是一個(gè)二進(jìn)制位，返回的也是一個(gè)二進(jìn)制位。為了使事情向好的方向發(fā)展，讓我們要求這是一個(gè)偽經(jīng)典函數(shù)。如果我們傳給它一個(gè)經(jīng)典的二進(jìn)制位（0 或 1）作參數(shù)，它將返回一個(gè)經(jīng)典二進(jìn)制位。

確切地說，有 4 種可能的函數(shù)滿足這一要求。

清單 11. 共 4 種可能的布爾型一元函數(shù)

f(x) -> 0# constant zero result f(x) -> 1# constant one result f(x) -> x# identity function f(x) -> ~x# boolean negation

前兩個(gè)是常量，也就是說，不管輸入如何，它們總是輸出相同的值。后兩個(gè)是對(duì)稱的，即一半時(shí)間輸出 0 ，一半時(shí)間輸出 1。經(jīng)典意義上，要確定?f()?是常量還是對(duì)稱的只有對(duì)該函數(shù)進(jìn)行兩次計(jì)算。

Deutsch 問題要我們只對(duì)?f()?進(jìn)行一次計(jì)算就確定?f()?是常量還是對(duì)稱的。以下是其工作原理。

首先，我們得用 qcl 構(gòu)造一個(gè)偽經(jīng)典運(yùn)算符來對(duì)?f(x)?進(jìn)行計(jì)算。我們將定義一個(gè)帶輸入輸出參數(shù)的量子函數(shù)來構(gòu)造該函數(shù)。例如：

清單 12. 用 qcl 語言定義一個(gè)量子函數(shù)

qufunct F(qureg out, quconst in) {CNot(out, in);Not(out);print "f(x)= ~x"; }

如果 out 被初始化成“0”，調(diào)用這個(gè)函數(shù)就會(huì)把 out 變成?f(x)=~x?。您可以把?CNot()?或?Not()?代碼行注釋掉得到其它三種可能的函數(shù)中的一種。我們把上面的代碼片斷放在一個(gè)叫做 f_def.qcl 的文件中以后，我們就可以測(cè)試?F()?以確保它所做的正是我們想要的：

清單 13. 交互導(dǎo)入并測(cè)試 F()

現(xiàn)在讓我們重置量子內(nèi)存并運(yùn)行 Deutsch 算法。它首先要把 in 和 out 位放到四種基態(tài)的疊加中去才能工作。

清單 14. Deutsch 算法（加上了行號(hào)）

(01) qcl> reset; (02) qcl> int result; (03) qcl> Not(out); (04) [2/8] 1 |00010> (05) qcl> Mix(out); (06) [2/8] 0.707107 |00000> + -0.707107 |00010> (07) qcl> Mix(in); (08) [2/8] 0.5 |00000> + 0.5 |00001> + -0.5 |00010> + -0.5 |00011> (09) qcl> F(out,in); (10) : f(x)= ~x (11) [2/8] 0.5 |00010> + 0.5 |00001> + -0.5 |00000> + -0.5 |00011> (12) qcl> Mix(in); (13) [2/8] 0.707107 |00011> + -0.707107 |00001> (14) qcl> Mix(out); (15) [2/8] -1 |00011> (16) qcl> measure in, result; (17) [2/8] -1 |00011> (18) qcl> if (result == 0) { print "constant"; } else { print "balanced"; } (19) : balanced

1-7 行我們把 in/out 位放入四種基態(tài)的一個(gè)疊加中，其中“out=0”狀態(tài)為正振幅 +0.5，而“out=1”狀態(tài)為負(fù)振幅 -0.5。請(qǐng)注意即使我們有四個(gè)非 0 振幅，這些振幅絕對(duì)值的平方和總能達(dá)到 1。

第 9 行我們運(yùn)行量子函數(shù)?F()?，它把?f(in)?的值 XOR 到?out?量子位。函數(shù)?F()?是偽經(jīng)典的，意味著它交換基本向量，但是不會(huì)對(duì)任何振幅作更改。因此應(yīng)用?F()?后我們?nèi)杂袃蓚€(gè)振幅的值為“+0.5”，兩個(gè)振幅的值為“-0.5”。

通過對(duì)疊加態(tài)應(yīng)用?F()?函數(shù)，我們一下子就對(duì)所有的四種基態(tài)有效的應(yīng)用了?F()?。這就是所謂的“量子并行性”，它是 QC 的一個(gè)重要元素。當(dāng)然我們的模擬器不得不輪流在每種基態(tài)應(yīng)用?F()?，但真正的 QC 是把?F()?作為一步運(yùn)算應(yīng)用到組合態(tài)。

14 行和 16 行的?Mix()?函數(shù)對(duì)機(jī)器狀態(tài)的疊加態(tài)取反回到計(jì)算基態(tài)（?|00011>?）。如果我們沒有運(yùn)行第 9 行的?F()?，這會(huì)把我們帶回到第 4 行的狀態(tài)（因?yàn)?Mix()?是其本身的逆）。但是因?yàn)槲覀冇?F()?交換了振幅，撤消疊加使我們處于一種不同于我們?cè)诘?9 行時(shí)的狀態(tài)。特別是?in量子位現(xiàn)在被設(shè)置成“1”而非“0”。

注意到在 15 行的振幅 -1 不重要也是很有益的。量子態(tài)是向量，我們并不關(guān)心其總長(zhǎng)度（只要不是 0）。只有向量方向，即分振幅之間的比值，是重要的。通過保持量子態(tài)是單位向量，變換就都是幺正的。這不僅使理論數(shù)學(xué)容易的多了，而且還使經(jīng)典計(jì)算機(jī)上數(shù)字計(jì)算中出現(xiàn)的錯(cuò)誤不致于象滾雪球般失去控制。

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受控相位變換

量子計(jì)算最初的目標(biāo)是使用很少一部分基本元素模擬變化多端的量子系統(tǒng)的行為。到目前為止，我們已經(jīng)討論了?Not()?、?CNot()?和?Mix()?函數(shù)。要使集合完整并考慮普遍的量子計(jì)算，那么我們需要受控相位函數(shù)，?CPhase()?。

CPhase()?的第一個(gè)參數(shù)是（經(jīng)典的）浮點(diǎn)數(shù)，第二個(gè)參數(shù)是一個(gè)量子位。?CPhase(a,x)?對(duì)機(jī)器的基態(tài)分量振幅的改變?nèi)缦?#xff1a;

x 是?|0>?的基態(tài)振幅沒有更改，而
x 是?|1>?的基態(tài)振幅乘上了 exp(i*a)=cos(a)+i*sin(a)。

x=1 時(shí)的機(jī)器狀態(tài)系數(shù)在復(fù)平面內(nèi)轉(zhuǎn)過了 a 弧度。例如：

清單 15. 演示 CPhase() 函數(shù)

$ qcl --bits=5 [0/5] 1 |00000> qcl> qureg a[1]; qcl> Mix(a); [1/5] 0.707107 |00000> + 0.707107 |00001> qcl> CPhase(3.14159265, a); [1/5] 0.707107 |00000> + -0.707107 |00001> qcl> reset [1/5] 1 |00000> qcl> Mix(a); [1/5] 0.707107 |00000> + 0.707107 |00001> qcl> CPhase(0.01, a); [1/5] 0.707107 |00000> + (0.707071,0.00707095) |00001> qcl> dump a : SPECTRUM a: |....0> 0.5 |0> + 0.5 |1>

由于 exp(i*pi)=-1，?CPhase(pi,x)?會(huì)對(duì)?|1>?分量的符號(hào)取反。?CPhase(0.01, x)?在復(fù)平面內(nèi)使?|1>?分量的相位轉(zhuǎn)過了百分之一弧度。括弧里的元組（0.707071，0.00707095）是復(fù)數(shù) exp(0.01*i)=0.707071+i*0.00707095 的 qcl 表達(dá)式。

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更大的問題及解決方案

Deutsch 問題及其 N 位泛化，即 Deutsch-Jozsa 問題，也許有趣，但是沒有太多的實(shí)際價(jià)值。幸運(yùn)的是，另外還有一些量子算法讓人希望會(huì)有更大的收益。

例如 Shor 的算法能在多項(xiàng)式時(shí)間內(nèi)找到一個(gè) N 位函數(shù)的周期。雖然聽起來這并不是什么了不起的事，但分解并找到一個(gè)離散對(duì)數(shù)的困難形成了大部分公用密鑰密碼學(xué)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，如果不是全部的話。

雖然不那么壯觀，但是用可以在 O(sqrt(N)) 時(shí)間內(nèi)搜索一個(gè)無序的 N 項(xiàng)列表的 Grover 算法實(shí)現(xiàn)起來容易得多。要搜索這樣的列表，最好的經(jīng)典算法平均要 N/2 次迭代。

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結(jié)論

自從經(jīng)典計(jì)算機(jī)開始出現(xiàn)，模擬電子電路以促進(jìn)更快的計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)就一直是其任務(wù)之一。這一反饋循環(huán)一直在促進(jìn)計(jì)算機(jī)工業(yè)半個(gè)世紀(jì)以來的爆炸式發(fā)展。量子計(jì)算機(jī)具有潛力把這一爆炸式的發(fā)展轉(zhuǎn)變的更具活力，如同 QC 用于創(chuàng)造更快更有力的量子計(jì)算元件一樣。

2000 年 8 月間，IBM Almaden Research Center 的 Isaac L. Chuang 宣布他和他的合作者們已經(jīng)建造了一臺(tái) 5 量子位的機(jī)器，利用的是一個(gè)有 5 個(gè)氟原子的分子（請(qǐng)參閱?參考資料）。不幸的是，這一技術(shù)可能無法發(fā)展到可用的規(guī)模。

那么何時(shí)才能建成第一臺(tái)可伸縮的量子計(jì)算機(jī)呢？有一些存儲(chǔ)、操作和移動(dòng)量子位的候選技術(shù)。完整的列表已超出了本文的范圍，但是還要再過一、二十年才會(huì)有第一個(gè)有用的 QC 的說法可能還是可靠的。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的量子计算入门的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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