光量子计算机 by 李正博.

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1 光量子计算机 by 李正博

2 什么是量子。。。 最小的不可分割单元 例子：能量子、电子、光子

3 什么是光子。。。 光子是传递电磁相互作用的基本粒子 光子是一种量子，光子可以称为光量子

4 什么是光量子计算机。。。 电子速度的限制： 0.5*m*(v^2)=V*e; V=1.5伏特 v=7.3*10^5 m/s
c=3*10^8 m/s 410倍 对处理器的重复利用 计算速度：万亿次每秒

5 例子：炮弹测试 好的炮弹：单个光子穿过即引爆 哑弹：光子可以毫无阻碍的穿过（唯一区别） problem1：能否检测出一个好的炮弹？

6 传统计算机 NO 光量子计算机 YES

7 D1 D2 B2 B1

8 这是什么？ 半透半反镜 光束：一半透射，一半反射 光子：一半可能性透射，一半可能性反射

9 关于半波损失 光在被平面镜反射的时候，会有 的相位突变，对于半透半反镜，一侧有相位突变，一侧没有相位突变。 π

10 光的干涉： 对于两束强度相等的光： 若它们相位相同，则会加强； 若它们相位差 则会消失 π

11 光只能被D2接受 D1 D2 B2 B1

12 当光束的强度逐渐减弱，甚至是单个光子通过的时候，会发生什么？
经典思维：D1接受一半，D2接受一半 实验结果：只有D2可以接收到

13 怎么解释呢？ explanation1：光子在第一个半透半反镜处分裂成两个 与量子性相矛盾
光子处在“在上面”与“在下面”的叠加态之中

14 生与死的叠加态。。。

15 但为什么我们从来没有观测到“有死有活”的猫？
大自然是很吝啬的，从来不肯把叠加态展现在人类面前，所以当我们观测时，这个观测会“强迫”系统选择一个特定的状态呈现在我们面前。 好弹：反应光子的状态->是对光子的观测->强迫光子选择一条确定的路径。 哑弹：不能反应光子的状态->不是对光子的观测->光子处在叠加态之中。

16 D1 D2 B2 B1 哑弹： 100% D2 好弹： 50% explode, 25% D2, 25% D1.

17 结论： 以25%的概率，在不破坏好弹的前提下检测出一个好弹。

18 量子比特——基本的运算单位 电子计算机中，一个比特是确定的，非0即1 量子比特允许0与1按一定的概率叠加，或者说是0和1的某个叠加态。
这样做的好处是？

19 极大的增加了可储存的信息量 为并行计算提供了可能

20 什么是并行计算？ 量子比特跟我们现在的世界，到底有什么地方的不一样呢？我想，中国有一个古书叫淮南子，中间的一句话，可以将最基本的精神讲的非常清楚。就是杨子见歧路而哭之。有一个人走到一条路上，要不然向南，要不就是向北，不知道怎么决定，不知道哪个方向是对的，所以就坐在那里哭。我们一般古典当中告诉我们，不能同时做两件事情。那么，在量子世界当中，告诉我们一个好消息，实际上如果有非常精细，非常高级的一种仪器的话，可以探讨两条路同时走。这个就是量子世界有这个可能性，可以做一个同时的搜索。——姚期智

21 并行计算有多快？ 1994年，人们采用1600台工作站实施经典的运算花了8个月将数长为129位的大数成功地分解成两个素数相乘。若采用一台量子计算机则1秒钟就可以破解。随着数长度的增大，电子计算机所需花的时间将指数上升，例如数长为1000位，分解它所需时间比宇宙年龄还长，而量子计算机所花时间是以多项式增长，仍然可以很快破解。