量子計算與量子計算機(jī)

量子計算與量子計算機(jī)第一頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五

量子計算與量子計算機(jī)presenteby：胡永勝吳玉翠虞珣楊吉圣第二頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五！計算機(jī)模型在近60年以來都為圖靈機(jī)模型硬件能力發(fā)展也近似遵從moore定律但是電子器件尺度越來越小，功能便開始受到了

量子效應(yīng)的干擾如何解決？第三頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五量子計算機(jī)應(yīng)運而生量子計算機(jī)（quantumcomputer）是一類遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。當(dāng)某個裝置處理和計算的是量子信息，運行的是量子算法時，它就是量子計算機(jī)。量子計算機(jī)的概念源于對可逆計算機(jī)的研究。研究可逆計算機(jī)的目的是為了解決計算機(jī)中的能耗問題。第四頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五理查德·費曼richardfeynman美國著名物理學(xué)家1965年諾貝爾物理獎得主普林斯頓大學(xué)畢業(yè)提出了費曼圖、費曼規(guī)則和重正化的計算方法，是研究量子電動力學(xué)和粒子物理學(xué)不可缺少的工具第五頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五量子計算機(jī)，或推而廣之——量子資訊科學(xué)，在1980年代多處于理論推導(dǎo)等紙上談兵狀態(tài)。一直到1994年彼得·秀爾（PeterShor）提出量子質(zhì)因子分解算法后，因其對于現(xiàn)在通行于銀行及網(wǎng)絡(luò)等處的RSA加密算法可以破解而構(gòu)成威脅之后，量子計算機(jī)變成了熱門的話題。除了理論之外，也有不少學(xué)者著力于利用各種量子系統(tǒng)來實現(xiàn)量子計算機(jī)。第六頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五對于量子計算機(jī)研究卓有成效的機(jī)構(gòu)：麻省理工學(xué)院普林斯頓大學(xué)加州大學(xué)伯克利分校布里斯托爾大學(xué)第七頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五特別之處：半導(dǎo)體靠控制集成電路來記錄和運算信息，量子電腦則希望控制原子或小分子的狀態(tài)，記錄和運算信息。量子計算機(jī)vs經(jīng)典計算機(jī)輸入輸出態(tài)為一般疊加，不正交量子性疊加性和干擾性第八頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五量子計算機(jī)的強(qiáng)大大數(shù)的因式分解搜索破譯密碼保密通信普通的數(shù)字計算機(jī)在0和1的二進(jìn)制系統(tǒng)上運行，稱為“比特”（bit）。但量子計算機(jī)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)更為強(qiáng)大。它們可以在量子比特（qubit）上運算，可以計算0和1之間的數(shù)值。第九頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五量子計算機(jī)的廣闊前景美國的洛斯阿拉莫斯和麻省理工學(xué)院、IBM、和斯坦福大學(xué)、武漢物理教學(xué)所、清華大學(xué)四個研究組已實現(xiàn)7個量子比特量子算法演示。2007年2月，加拿大D-Wave系統(tǒng)公司宣布研制成功16位量子比特的超導(dǎo)量子計算機(jī)。2010年3月31日，德國于利希研究中心發(fā)表公報：德國超級計算機(jī)成功模擬42位量子計算機(jī)，該中心的超級計算機(jī)JUGENE成功模擬了42位的量子計算機(jī)，在此基礎(chǔ)上研究人員首次能夠仔細(xì)地研究高位數(shù)量子計算機(jī)系統(tǒng)的特性。第十頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五2009年11月15日，世界首臺量子計算機(jī)正式在美國誕生。

這一量子計算機(jī)由美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院研制，可處理兩個量子比特的數(shù)據(jù)。較之傳統(tǒng)計算機(jī)中的“0”和“1”比特，量子比特能存儲更多的信息，因而量子計算機(jī)的性能將大大超越傳統(tǒng)計算機(jī)?；魻柛瘛に古煽颂厮沟俜摇だ锾氐谑豁?，共十五頁，編輯于2023年，星期五國內(nèi)的發(fā)展：2007年初，中國科技大學(xué)微尺度國家實驗室潘建偉小組在《Nature·Physical》上發(fā)表論文，宣布成功制備了國際上糾纏光子數(shù)最多的“薛定諤貓”態(tài)和單向量子計算機(jī)，刷新了光子糾纏和量子計算領(lǐng)域的兩項世界記錄，成果被歐洲物理學(xué)會和《Nature》雜志等廣泛報道。第十二頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五商業(yè)價值初顯在2007年，加拿大計算機(jī)公司D-Wave展示了全球首臺量子計算機(jī)“Orion（獵戶座）”。雖然當(dāng)時只是一臺能通過量子力學(xué)解決部分問題的原型機(jī)，不過也讓我們看見了量子計算機(jī)的曙光。2011年5月，D-Wave自豪地宣布，全球首臺真正的商用量子計算機(jī)D-WaveOne終于誕生了！其采用了128-qubit（量子比特）的量子處理器，性能是原型機(jī)的四倍，理論運算速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越現(xiàn)有所有的超級計算機(jī)。當(dāng)然，由于其架構(gòu)特別的關(guān)系，目前只能用于處理部分特定的任務(wù)，例如高智能AI運算等，通用性還有尚不及現(xiàn)有的傳統(tǒng)電腦。第十三頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五量子計算機(jī)的實現(xiàn)將會給