量子計(jì)算的原理是什么?

量子計(jì)算機(jī)使用量子原理工作。量子原理需要一個(gè)新的術(shù)語詞典才能被完全理解,這些術(shù)語包括疊加、糾纏和退相干。讓我們?cè)谙旅媪私膺@些原則。

疊加

疊加態(tài)很像經(jīng)典物理學(xué)中的波,您可以添加兩個(gè)或多個(gè)量子態(tài),結(jié)果將是另一個(gè)有效的量子態(tài)。相反,您也可以將每個(gè)量子態(tài)表示為兩個(gè)或多個(gè)其他不同狀態(tài)的總和。這種量子位的疊加賦予了量子計(jì)算機(jī)固有的并行性,使它們能夠同時(shí)處理數(shù)百萬個(gè)操作。

糾纏

當(dāng)兩個(gè)系統(tǒng)緊密聯(lián)系在一起時(shí),量子糾纏就會(huì)發(fā)生,您可以通過一個(gè)系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)立即了解另一個(gè)系統(tǒng),無論它們相距多遠(yuǎn)。量子處理器可以通過測量一個(gè)粒子得出關(guān)于另一個(gè)粒子的結(jié)論。例如,它們可以確定如果一個(gè)量子位向上旋轉(zhuǎn),則另一個(gè)將始終向下旋轉(zhuǎn),反之亦然。量子糾纏使量子計(jì)算機(jī)能夠更快地解決復(fù)雜問題。

當(dāng)測量量子態(tài)時(shí),波函數(shù)會(huì)坍縮,您可以將狀態(tài)測量為 0 或 1。在這種已知或確定的狀態(tài)下,量子位將充當(dāng)經(jīng)典位。糾纏是量子位將其狀態(tài)與其他量子位相關(guān)聯(lián)的能力。

退相干

退相干是量子位中量子態(tài)的損失。輻射等環(huán)境因素會(huì)導(dǎo)致量子位的量子態(tài)崩潰。構(gòu)建量子計(jì)算機(jī)的一項(xiàng)重大工程挑戰(zhàn)是設(shè)計(jì)各種試圖延遲狀態(tài)退相干的功能,例如構(gòu)建保護(hù)量子位免受外部場影響的特殊結(jié)構(gòu)。


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2022-11-17
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