什么是量子计算机?
来源：学生作业帮助网 编辑：六六作业网 时间：2024/11/06 09:25:09
什么是量子计算机?
什么是量子计算机?
什么是量子计算机?
基于捕获离子的量子计算机
1985年Deutsch D证明,利用量子叠加态以及纠缠态进行信息处理,有时会比经典计算机更为有效.以相互纠缠的两个量子位为例,我们可以将它的初始态制成4个输入数据的相干叠加态,即：W> = 00>+11>+01>+10> .当我们使用量子逻辑门,对量子态W>进行线性运算,与经典计算的根本区别在于,每次操作是对4个数据同时进行的（并行操作,分布式计算）.
在具有潜在优势的各种物理系统中,利用捕获的离子实现量子计算被公认是目前最成功的方案.最近,Ospelkaus C等,以及 Timoney N等分别在Nature 上撰文,报告了他们在操控捕获离子方面的新进展.研究表明：用捕获离子代表一个个量子位,这样的物理系统（在未来的实践中,大约包含数百万个相互纠缠的离子）在执行大规模量子计算的任务中,潜能巨大.
类似于经典计算机,在量子计算机中基本组成是量子门,即对量子比特（qubits）实施操控的线路,如：与、或、非门,等等.如前所述,若干量子比特之间的相互纠缠是量子门实现并行操控的基础.一群离子的纠缠将导致非直观的现象：当我们依次测量一个个离子的自旋,测量结果之间是相互关联的；而对于没有纠缠关系的一群离子,测量结果将是完全随机的.
在过去的几年中,我们看到了一批有关量子信息处理的突破性进展,它涉及离子捕获、基于纠缠的量子算法、量子隐形传态等.上述成果,几乎无一例外地使用激光束,用以实现离子间的纠缠以及操控.不幸,激光束的使用带来了花费高且聚焦困难等问题.Ospelkaus等这次使用的操控手段不是激光,而是使用微波,成功地实现了第一个微波量子门操控.另一方面,Timoney等的新进展,同样涉及微波.用微波反复照射离子,使之达到一个态,这个态与外部的干扰退耦合.这项技术可以大大遏制执行计算任务的物理系统发生退相干.使用微波的最大好处在于：可以使用波导结构（它被刻在微芯片上）引导微波辐射按特定的路线行进,以便微波与特定离子（借助于芯片上的电极,离子刚好被捕获于芯片表面）发生相互作用.
（戴闻 编译自 Nature 476（2011）：155,181和185）