薛定諤“貓”和EPR佯謬
量子力學的誕生深刻地改變了人類社會:在20世紀推動了社會發展的核能、鐳射、半導體等高科技,都是源於量子力學。
然後,自然界是否確實按照量子理論的規律執行?
以愛因斯為代表的一方始終認定量子力學不是完備的理論,“上帝是不會玩骰子的”,而以ge本哈根學派領袖bi爾為代表的另一方則堅信量子理論的正確性。
量子客體的波粒兩象性迫使人們不得不引入波函式(量子態)來描述量子客體的狀態。
&nan曾指出:量子力學的精妙之處在於引入機率幅(即量子態)的概念。
事實上,量子世界的千奇百怪的特性正是起源於這個量子態,而關於量子理論的長期激烈爭論的焦點也在這個量子態。
普通的數字計算機在0和1的二進位制系統上執行,稱為“位元”(bit)。
但量子計算機要遠遠更為強大。
它們可以在量子位元(qubit)上運算,可以計算0和1之間的數值。
假想一個放置在磁場中的原子,它像陀螺一樣旋轉,於是它的旋轉軸可以不是向上指就是向下指。
常識告訴我們:原子的旋轉可能向上也可能向下,但不可能同時都進行。
但在量子的奇異世界中,原子被描述為兩種狀態的總和,一個向上轉的原子和一個向下轉的原子的總和。
在量子的奇妙世界中,每一種物體都被使用所有不可思議狀態的總和來描述。
想象一串原子排列在一個磁場中,以相同的方式旋轉。如果一束鐳射照射在這串原子上方,鐳射束會躍下這組原子,迅速翻轉一些原子的旋轉軸。
透過測量進入的和離開的鐳射束的差異,我們已經完成了一次複雜的量子“計算”,涉及了許多自旋的快速移動。
從數學抽象上看,量子計算機執行以集合為基本運算單元的計算,普通計算機執行以元素為基本運算單元的計算(如果集合中只有一個元素,量子計算與經典計算沒有區別)。
以函式y=f(x,x∈A為例。量子計算的輸入引數是定義域A,一步到位得到輸出值域B,即B=f(A;經典計算的輸入引數是x,得到輸出值y,要多次計算才能得到值域B,即y=f(x,x∈A,y∈B。
量子計算機有一個待解決的問題,即輸出值域B只能隨機取出一個有效值y。
雖然透過將不希望的輸出導向空集的方法,已使輸出集B中的元素遠少於輸入集A中的元素,但當需要取出全部有效值時仍需要多次計算。
&nState
&nsuperposition
3,量子位元,Qubit
4,么正變換UnitaryTransformation
&nLogic
&nGate(對應於傳統的邏輯閘,其實就是一些特殊的正變換
&nAlrithm(當然量子計算機也能實現傳統的演算法
目前的計算機處理的是二進位制的“位”(bit),只有兩種狀態,0或1;而量子計算機則用“量子位”(qubit)來編碼和計算。
一個量子位,可以是1,也可以是0,還可以同時是1與0的某種疊加狀態(由疊加權重的不同,這種疊加態理論上可以是無窮多的,但實際中很難調整權重,一般就是各佔一半的權重或說比例)。
一般來說,一臺量子計算機能夠同時具有的狀態是2的以量子位為次數的乘冪。上段中,2個量子位,同時處於的狀態數就是2的2次方,是4;若是3個量子位,則同時狀態數是2^3=8……