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第二百九十二章 量子计算机（第2页）

薛定谔“猫”和EPR佯谬

量子力学的诞生深刻地改变了人类社会：在20世纪推动了社会发展的核能、激光、半导体等高科技，都是源于量子力学。

然后，自然界是否确实按照量子理论的规律运行？

以爱因斯为代表的一方始终认定量子力学不是完备的理论，“上帝是不会玩骰子的”，而以ge本哈根学派领袖bi尔为代表的另一方则坚信量子理论的正确性。

量子客体的波粒两象性迫使人们不得不引入波函数（量子态）来描述量子客体的状态。

着名物理学家费man曾指出：量子力学的精妙之处在于引入几率幅（即量子态）的概念。

事实上，量子世界的千奇百怪的特性正是起源于这个量子态，而关于量子理论的长期激烈争论的焦点也在这个量子态。

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。

假想一个放置在磁场中的原子，它像陀螺一样旋转，于是它的旋转轴可以不是向上指就是向下指。

常识告诉我们：原子的旋转可能向上也可能向下，但不可能同时都进行。

但在量子的奇异世界中，原子被描述为两种状态的总和，一个向上转的原子和一个向下转的原子的总和。

在量子的奇妙世界中，每一种物体都被使用所有不可思议状态的总和来描述。

想象一串原子排列在一个磁场中，以相同的方式旋转。如果一束激光照射在这串原子上方，激光束会跃下这组原子，迅速翻转一些原子的旋转轴。

通过测量进入的和离开的激光束的差异，我们已经完成了一次复杂的量子“计算”，涉及了许多自旋的快速移动。

从数学抽象上看，量子计算机执行以集合为基本运算单元的计算，普通计算机执行以元素为基本运算单元的计算（如果集合中只有一个元素，量子计算与经典计算没有区别）。

以函数y=f（x），xA为例。量子计算的输入参数是定义域A，一步到位得到输出值域B，即B=f（A）；经典计算的输入参数是x，得到输出值y，要多次计算才能得到值域B，即y=f（x），xA，yB。

量子计算机有一个待解决的问题，即输出值域B只能随机取出一个有效值y。

虽然通过将不希望的输出导向空集的方法，已使输出集B中的元素远少于输入集A中的元素，但当需要取出全部有效值时仍需要多次计算。

1，量子态，quatumState

2.，，量子叠加态，Quantumsuperposition

3，量子比特，Qubit

4，幺正变换UnitaryTransformation

5，量子逻辑，QuantumLogic

6，量子门，QuantumGate（对应于传统的逻辑门，其实就是一些特殊的正变换）

7，量子算法，quantumAlgorithm（当然量子计算机也能实现传统的算法）

目前的计算机处理的是二进制的“位”（bit），只有两种状态，0或1；而量子计算机则用“量子位”（qubit）来编码和计算。

一个量子位，可以是1，也可以是0，还可以同时是1与0的某种叠加状态（由叠加权重的不同，这种叠加态理论上可以是无穷多的，但实际中很难调整权重，一般就是各占一半的权重或说比例）。

一般来说，一台量子计算机能够同时具有的状态是2的以量子位为次数的乘幂。上段中，2个量子位，同时处于的状态数就是2的2次方，是4；若是3个量子位，则同时状态数是2^3=8……

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