量子计算的关键任务之一是对Qubits(量子位)的正确有效操纵,这是信息的基本单位。由于出色的控制构成准备量子系统的挑战,因此此操作并不容易。同样,必须应用正确的操作顺序。此外,必须对量子位进行测量,但必须将它们与环境隔离开来以防止矫正。许多出版物提出了许多用于量子状态转移的系统。量子计算机已经存在吗?那里最好的Qubits是什么?
理查德·费曼(Richard Feynman)提出了这样的想法,即可以通过量子机械而不是经典计算机更有效地计算某些计算。但是,创建量子计算机并非易事。实际上,这是极具挑战性的。那么,为什么我们希望拥有一台量子计算机?必须清楚的是,量子计算机将来不太可能会运行电子邮件或Web浏览器,但另一方面,经典计算机对要执行的任务有限制。量子计算机对某些经典算法以及一些复杂的计算(例如,Shor的算法[1])提供了加快。其他任务只能使用量子计算机实现,这是复杂的模拟,例如多体系统或生物过程。
理查德·费曼(Richard Feynman) /图像:?加州理工学院
在原子量表上,量子力学定律规则对经典的法则进行了规则。因此,引用摩尔定律:“综合电路每平方英寸的晶体管数量每年翻了一番”,将带来晶体管的收缩,其中量子效应将在古典设备上占主导地位。
什么是Qubit?
一点点是经典计算中信息的基本单位。类似地,量子位是量子计算的基本单元。实际上,Qubit是一种两国量子力学系统,可以通过不同的方式进行物理实现的抽象实体。位和量子位置之间的主要区别是,尽管在经典计算机中,一定的信息将编码a 0或1,而量子力学中叠加原理的性质允许量子置于两种状态的叠加同时(如图2所示)。这意味着量子计算机可以同时执行许多计算:具有N量子位的系统可以并行执行2N计算。
经典位和量子的区别
位,Qubit,Qudit
Qubits能够在一定时间内的一致性相干时间内存储量子信息。当系统由于非期望的相互作用和失控而与环境连接时,量子系统会通过称为反应的过程失去其量子性[2]的趋势。
另一个重要的特征是,多个量子位可以表现出量子纠缠,从而使一组量子位表达比经典系统更高的相关性。在纠缠的状态下,无法用当地国家的含义来描述系统。
Qubit是二维系统;同样,Qudit是D维系统。不幸的是,当我们尝试与它们数学运行时,会产生一些困难[3]。然而,正在研究的几种选择可以阐明这个问题,并促进在实际应用中使用Qudits。长期,Qudits可以简化一些量子机械系统的模拟,并改善量子密码学。
AraceliVenegasGómez
@ScienceFreak_
参考
[1] Vanmeter和C. Horsman,ACM的通信?56,10(2013)。
[2] E. Northup和R. Blatt,《自然光子学》?8,356-363(2014)。
[3] Reich,G。Gualdi和C.P.Koch,J。Phys。答:数学。理论47,385305(2014)。