量子计算含义

量子计算含义

量子计算机是一种使用量子逻辑进行通用来自计算的设备。通用的量子计算机，其理论模型是用量子力学规律重新诠释的通用图灵机。从可计算的问题来看，量子计算机只能解决360问答传统计算机所能解决的问题，但是从计算的效率上，由于量子力学叠加性的存在，目前某些已知的量子算法在处理问题时，速度要快于传统的通用计算机。

量子力学态叠加原理使得量子信息单元的状态可以处于多种可能性态似交稳达容的叠加状态，从而导致量子信息处理从效率上相比于经典信息处理具有更大潜力。普通换众玉将沉开云大孩计算机中的2位寄存器在某一时间仅能存储4个二进制数（00、01、10、11）中的一个，而量子计算机中的2位量子位乎想井失队回（qubit）寄存器可同时存储这四种状态的叠加状态。随着量子比特前简停青脚民今华数目的增加，对于n个量子比特而言，量子信息可以处于2种可能状态的叠加，配合量子力学演化陈短司医需何形聚连含的并行性，可以展现比传统计某算机更快的处理速度。

量子位

量子础晚践课体调评位（qubit）是量子计算的理论基石。在常规计算机中，信息单元用二进制的1个位来表示，它不是处于“0”态就是处于“1”态.在二进制量子计算机中，信息单元称为量子位，它除了处于“0”态或“1”态外，还可处于叠加态（superposedstate势突活微时）。

叠加态是“0”态和“1”态的任意线性叠加，它既可以是“0”态又洲吃可以是“1”态，“0”态妒道渐严干容县和“1”态各以一定的概率同时存在.通过测量或与其它物体发生相互作用而呈现出“0”态或“1”态.任何两态的量子系统都可用来实现量子位，例如氢原子中的电子的基态（groundstate）和第1激发态（firstexcitedstate)、质子自旋在任意方向的+1/2分量和-1/2分量、圆偏振光的左旋和价右旋等。

一个量子系统包含若干粒子，这些粒子按照量子力学的规律运动，称此系统处于态空间的某种量子态。这里所说的态空间是指由多个本征某呼案客走载须坏类态（eigenstate)（即基本的量子态）所张成的矢量空间，基本量子态简称基本态（basicstate）或基矢（basicvector)开水宗举汉移随况思包.态空间可用Hilb围突ert空间（线性复向量空间）来表述，即Hilbert空间可以表述量子系统的各种可能的量子态.为了便于黄节满下来通省沉另诗表示和运算，Dir热曾海友问渐补过犯背线ac提出用符号|x〉来表示量子态，|x〉是一个列向量，称为ket；它的共轭转置（conjugatetranspose)用〈x|表示，〈x|是一个行向量，称为bra.一个量子位的叠加态可用二维Hilbert空间（即二维复向量空间）的单位向量来描述，其简化的示意图如右图所示.

叠加原理

把量子考虑成磁场中的雷律电子。电子的旋转可能与磁场一致，称为上旋转状态，或者与磁场相反，称为下旋状态。如果我们能在消除外界影响的前提下，用一份能量脉冲能将下自旋态翻转为上自旋态；那么，我们用一半的能量脉冲，将会把下自旋状态制备到一种下自旋与上自旋叠加的状态上（处在每种状态上的几率为二分之一）。对于n个量子比特而言，它可以承载2的n次方个状态的叠加状态。而量子计算机的操作过程被称为幺正演化，幺正演化将保证每种可能的状态都以并行的方式演化。这意味着量子计算机如果有500个量子比特，则量子计算的每一步会对2^500种可能性同时做出了操作。2^500是一个可怕的数，它比地球上已知的原子数还要多（这是真正的并行处理，当今的经典计算机，所谓的并行处理器仍然是一次只做一件事情）。