Algorithm 版 (精华区)

发信人: ssos (存在与虚无·戒酒戒网), 信区: Algorithm
标  题: 量子计算机
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年11月14日16:38:20 星期三), 站内信件

一样具有波粒二象性。当其活动空间较大时，的确可以把它当作粒子对待而忽略其波动
性。一旦活动空间减小，例如，当集成电路线宽小于0．1微米（目前已达到
0．18微米，三五年后便可达到0．1微米）时，其波动性质便不可忽略，这时便需开发工
作原理建立在量子力学基础上的计算机，它便是量子计算机。
    技术发展需要量子计算机，而量子计算机本身的魅力也在激发人们开发它的热情。
例如，现在计算机领域广泛使用的RSA等公开钥加密系统，就是以巨大数的质因子分解极
为困难作为前提而设计出来的。一个400位长的数字要对其进行因子分解，即使使用世界
上最快的巨型机也要用10亿年时间，而人类的历史才300多万年。但若用量子计算机求解
，有1年左右的时间便够了，这样，加密系统的密码破译便容易得多。它给社会带来的震
荡也可想而知。
    量子计算机求解速度如此快，是因为它有量子并行计算的能力，这也是量子计算机
的最大优点所在。这仅反映它威力的一面。人们对它还有许多期待。正是这些期待，使
量子计算机最近不断取得新进展。
    和现有计算机类似，量子计算机同样主要由存储元件和逻辑门构成，但是它们又同
现在计算机上使用的这两类元件大不一样。
    现有计算机上，数据用二进制位存储，每位只能存储一个数据，非0即1。而在量子
计算机中采用量子位存储，由于量子叠加效应，一个量子位可以是0或1，也可以既存储
0又存储1。这就是说量子位存储的内容可以是0和1的叠加。由于一个二进制位只能存储
一个数据，所以几个二进制位就只能存储几个数据。而一个量子位可以存储2个数据，所
以n个量子位就可以存储2n个数据。这样，便大大提高了存储能力。
    现在计算中基本的逻辑门是“与”门和“非”门，对量子计算机来说，所有操作必
须是可逆的，就是说由输出可以反推出输入。因此现有的逻辑门多不能用，而需要使用
能实现可逆操作的逻辑门。它就是“控制非”门，又叫“量子异或”门。
    有了存储信息的量子位，又有了用以进行运算的量子逻辑门，便可以建造量子计算
机了。
    量子计算机突出的优点有两个，一是能够实现量子并行计算，可加快解题速度；二
是n个量子位可存储2n个数据，大大提高了存储能力。至于它的弱点，一是受环境影响大
，二是纠错不大容易。
    根据目前正在开发中的量子计算机看，它现在有三种类型：核磁共振（NMR）量子计
算机、硅基半导体量子计算机、离子阱量子计算机。
    在核磁共振量子计算机方面，美国麻省理工学院和英国牛津大学都开发出了自己的
样机，前者叫“堆积式”量子计算机，后者叫“咖啡杯”计算机。
    硅基半导体量子计算机也取得了进展，已成功地制成由两个称为量子箱的微细半导
体微粒放在一起、从而实现使两个原子共享电子的类似于分子键的人工分子，它作为今
后实现量子计算机的一种基础技术，正受到人们的注意。因为它和现有计算机一样，都
是建立在硅半导体技术基础上的，所以能够借鉴以往更多的经验，因此也更具有吸引力
。
    离子阱量子计算机把一系列自旋（基本粒子和原子核的属性之一，相当于它们固有
的动量矩）为1／2的冷离子禁锢在线性量子势阱里，组成一个相对稳定的绝热系统。同
核磁共振计算机不同，这种量子计算机由激光来实现自旋翻转的“控制非”操作。由于
在这种系统中很容易在任意离子间实现n位量子门，所以具有光明的前景

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<<社会契约论>>是一本好书,应当多读几遍
风味的肘子味道不错,我还想再吃它      

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