作业帮量子计算机是怎样的?
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/05/30 08:01:35
量子计算机是怎样的?
量子计算机是怎样的?
量子计算机是怎样的?
量子计算机,顾名思义,就是实现量子计算的机器.
量子计算机（quantum computer）是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置.当某个装置处理和计算的是量子信息,运行的是量子算法时,它就是量子计算机.量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究.研究可逆计算机的目的是为了解决计算机中的能耗问题.
普通的数字计算机在0和1的二进制系统上运行,称为“比特”（bit）.但量子计算机要远远更为强大.它们可以在量子比特（qubit）上运算,可以计算0和1之间的数值.假想一个放置在磁场中的原子,它像陀螺一样旋转,于是它的旋转轴可以不是向上指就是向下指.常识告诉我们：原子的旋转可能向上也可能向下,但不可能同时都进行.但在量子的奇异世界中,原子被描述为两种状态的总和,一个向上转的原子和一个向下转的原子的总和.在量子的奇妙世界中,每一种物体都被使用所有不可思议状态的总和来描述.
想象一串原子排列在一个磁场中,以相同的方式旋转.如果一束激光照射在这串原子上方,激光束会跃下这组原子,迅速翻转一些原子的旋转轴.通过测量进入的和离开的激光束的差异,我们已经完成了一次复杂的量子“计算”,涉及了许多自旋的快速移动.
从数学抽象上看,量子计算机执行以集合为基本运算单元的计算,普通计算机执行以元素为基本运算单元的计算（如果集合中只有一个元素,量子计算与经典计算没有区别）.
以函数y=f(x),x∈A为例.量子计算的输入参数是定义域A,一步到位得到输出值域B,即B=f(A)；经典计算的输入参数是x,得到输出值y,要多次计算才能得到值域B,即y=f(x),x∈A,y∈B.
量子计算机有一个待解决的问题,即输出值域B只能随机取出一个有效值y.虽然通过将不希望的输出导向空集的方法,已使输出集B中的元素远少于输入集A中的元素,但当需要取出全部有效值时仍需要多次计算.