量子计算与量子计算机

量子计算与量子计算机第1页，共15页，2023年，2月20日，星期四

量子计算与量子计算机presenteby：胡永胜吴玉翠虞珣杨吉圣第2页，共15页，2023年，2月20日，星期四！计算机模型在近60年以来都为图灵机模型硬件能力发展也近似遵从moore定律但是电子器件尺度越来越小，功能便开始受到了

量子效应的干扰如何解决？第3页，共15页，2023年，2月20日，星期四量子计算机应运而生量子计算机（quantumcomputer）是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究。研究可逆计算机的目的是为了解决计算机中的能耗问题。第4页，共15页，2023年，2月20日，星期四理查德·费曼richardfeynman美国著名物理学家1965年诺贝尔物理奖得主普林斯顿大学毕业提出了费曼图、费曼规则和重正化的计算方法，是研究量子电动力学和粒子物理学不可缺少的工具第5页，共15页，2023年，2月20日，星期四量子计算机，或推而广之——量子资讯科学，在1980年代多处于理论推导等纸上谈兵状态。一直到1994年彼得·秀尔（PeterShor）提出量子质因子分解算法后，因其对于现在通行于银行及网络等处的RSA加密算法可以破解而构成威胁之后，量子计算机变成了热门的话题。除了理论之外，也有不少学者着力于利用各种量子系统来实现量子计算机。第6页，共15页，2023年，2月20日，星期四对于量子计算机研究卓有成效的机构：麻省理工学院普林斯顿大学加州大学伯克利分校布里斯托尔大学第7页，共15页，2023年，2月20日，星期四特别之处：半导体靠控制集成电路来记录和运算信息，量子电脑则希望控制原子或小分子的状态，记录和运算信息。量子计算机vs经典计算机输入输出态为一般叠加，不正交量子性叠加性和干扰性第8页，共15页，2023年，2月20日，星期四量子计算机的强大大数的因式分解搜索破译密码保密通信普通的数字计算机在0和1的二进制系统上运行，称为“比特”（bit）。但量子计算机要远远更为强大。它们可以在量子比特（qubit）上运算，可以计算0和1之间的数值。第9页，共15页，2023年，2月20日，星期四量子计算机的广阔前景美国的洛斯阿拉莫斯和麻省理工学院、IBM、和斯坦福大学、武汉物理教学所、清华大学四个研究组已实现7个量子比特量子算法演示。2007年2月，加拿大D-Wave系统公司宣布研制成功16位量子比特的超导量子计算机。2010年3月31日，德国于利希研究中心发表公报：德国超级计算机成功模拟42位量子计算机，该中心的超级计算机JUGENE成功模拟了42位的量子计算机，在此基础上研究人员首次能够仔细地研究高位数量子计算机系统的特性。第10页，共15页，2023年，2月20日，星期四2009年11月15日，世界首台量子计算机正式在美国诞生。

这一量子计算机由美国国家标准技术研究院研制，可处理两个量子比特的数据。较之传统计算机中的“0”和“1”比特，量子比特能存储更多的信息，因而量子计算机的性能将大大超越传统计算机。霍尔格·斯派克特斯蒂芬·里特第11页，共15页，2023年，2月20日，星期四国内的发展：2007年初，中国科技大学微尺度国家实验室潘建伟小组在《Nature·Physical》上发表论文，宣布成功制备了国际上纠缠光子数最多的“薛定谔猫”态和单向量子计算机，刷新了光子纠缠和量子计算领域的两项世界记录，成果被欧洲物理学会和《Nature》杂志等广泛报道。第12页，共15页，2023年，2月20日，星期四商业价值初显在2007年，加拿大计算机公司D-Wave展示了全球首台量子计算机“Orion（猎户座）”。虽然当时只是一台能通过量子力学解决部分问题的原型机，不过也让我们看见了量子计算机的曙光。2011年5月，D-Wave自豪地宣布，全球首台真正的商用量子计算机D-WaveOne终于诞生了！其采用了128-qubit（量子比特）的量子处理器，性能是原型机的四倍，理论运算速度远远超越现有所有的超级计算机。当然，由于其架构特别的关系，目前只能用于处理部分特定的任务，例如高智能AI运算等，通用性还有尚不及现有的传统电脑。第13页，共15页，2023年，2月20日，星期四量子计算机的实现将会给人类的