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1、光量子计算机,by 李正博,什么是量子。,最小的不可分割单元,例子：能量子、电子、光子,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,什么是光量子计算机。,电子速度的限制： 0.5*m*(v2)=V*e; V=1.5伏特 v=7.3*105 m/s c=3*108 m/s 410倍 对处理器的重复利用 计算速度：万亿次每秒,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？ problem2：能否在不破坏好的炮弹的前提下检测出好的炮弹？ problem3：能否一定的概率，在不破
2、坏好的炮弹的前提下检测出好的炮弹？,传统计算机 NO 光量子计算机 YES,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,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。,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,光只能被D2接受,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,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
3、explanation2：仍然是一个光子，只不过同时走了两条路径 光子处在“在上面”与“在下面”的叠加态之中,生与死的叠加态。,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。,哑弹： 100% D2 好弹： 50% explode, 25% D2, 25% D1.,结论：,以25%的概率，在不破坏好弹的前提下检测出一个好弹。,量子比特基本的
4、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？,极大的增加了可储存的信息量 为并行计算提供了可能,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,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。,