去年十二月份“九章”的問世可以說將量子計(jì)算推上了風(fēng)口浪尖，很多人只覺得這個(gè)技術(shù)太牛了，但是鮮有人知道其原理是什么，其實(shí)其中涉及到很多很深的物理學(xué)知識(shí)。

量子計(jì)算機(jī)是一種基于量子理論而工作的計(jì)算機(jī)。追根溯源，是對(duì)可逆機(jī)的不斷探索促進(jìn)了量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展。量子計(jì)算機(jī)裝置遵循量子計(jì)算的基本理論，處理和計(jì)算的是量子信息，運(yùn)行的是量子算法。1981年，美國阿拉貢國家實(shí)驗(yàn)室的Paul Benioff最早提出了量子計(jì)算的基本理論：

1、量子比特

經(jīng)典計(jì)算機(jī)信息的基本單元是比特，比特是一種有兩個(gè)狀態(tài)的物理系統(tǒng)，用0與1表示。在量子計(jì)算機(jī)中，基本信息單位是量子比特（qubit），用兩個(gè)量子態(tài)“0”和“1”代替經(jīng)典比特狀態(tài)0和1。量子比特相較于比特來說，有著獨(dú)一無二的存在特點(diǎn)，它以兩個(gè)邏輯態(tài)的疊加態(tài)的形式存在，這表示的是兩個(gè)狀態(tài)是0和1的相應(yīng)量子態(tài)疊加。

2、態(tài)疊加原理

現(xiàn)代量子計(jì)算機(jī)模型的核心技術(shù)便是態(tài)疊加原理，屬于量子力學(xué)的一個(gè)基本原理。一個(gè)體系中，每一種可能的運(yùn)動(dòng)方式就被稱作態(tài)。在微觀體系中，量子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無法確定，呈現(xiàn)統(tǒng)計(jì)性，與宏觀體系確定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相反。量子態(tài)就是微觀體系的態(tài)。這么說可能有些糊涂，舉例來說：我拿一個(gè)硬幣我往上丟，翻開來不是正面就是反面，這是基礎(chǔ)物理可是量子它不是，它是可以處于正和反之間的狀態(tài)（不包含立起來）。

3、量子糾纏原理

量子糾纏：當(dāng)兩個(gè)粒子互相糾纏時(shí)，一個(gè)粒子的行為會(huì)影響另一個(gè)粒子的狀態(tài)，此現(xiàn)象與距離無關(guān)，理論上即使相隔足夠遠(yuǎn)，量子糾纏現(xiàn)象依舊能被檢測到。因此，當(dāng)兩粒子中的一個(gè)粒子狀態(tài)發(fā)生變化，即此粒子被操作時(shí)，另一個(gè)粒子的狀態(tài)也會(huì)相應(yīng)的隨之改變。

4、量子并行原理

量子并行計(jì)算是量子計(jì)算機(jī)能夠超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)的最引人注目的先進(jìn)技術(shù)。量子計(jì)算機(jī)以指數(shù)形式儲(chǔ)存數(shù)字，通過將量子位增至300個(gè)量子位就能儲(chǔ)存比宇宙中所有原子還多的數(shù)字，并能同時(shí)進(jìn)行運(yùn)算。函數(shù)計(jì)算不通過經(jīng)典循環(huán)方法，可直接通過幺正變換得到，大大縮短工作損耗能量，真正實(shí)現(xiàn)可逆計(jì)算。

由此可見，量子計(jì)算機(jī)的原理是基于眾多物理學(xué)、力學(xué)等基礎(chǔ)上的，科學(xué)家和物理學(xué)家共同的努力下才有了今天的成效，實(shí)在是令人大開眼界。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的量子计算的基本原理 满满的物理学知识的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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