量子计算入门
量子计算利用量子力学原理,在某些问题上提供超越经典计算机的计算能力。
量子比特(Qubit)
Section titled “量子比特(Qubit)”与经典比特只能为 0 或 1 不同,量子比特可以处于叠加态(同时为 0 和 1)。
|ψ⟩ = α|0⟩ + β|1⟩其中 |α|² 和 |β|² 分别表示测量得到 0 或 1 的概率。
两个或多个量子比特之间可以建立纠缠关系,对其中一个的测量会瞬间影响另一个的状态。
量子门是对量子比特的基本操作:
- Hadamard 门:创建叠加态
- CNOT 门:受控非门,创建纠缠
- Pauli 门:X、Y、Z 旋转门
Shor 算法
Section titled “Shor 算法”在量子计算机上可以指数级加速大整数分解,威胁现有 RSA 加密体系。
Grover 算法
Section titled “Grover 算法”对无序数据库的搜索实现平方级加速。
| 阶段 | 状态 |
|---|---|
| NISQ 时代 | 含噪声的中等规模量子处理器 |
| 纠错码 | 表面码等量子纠错技术 |
| 应用探索 | 量子化学、优化问题、机器学习 |
- Google:Sycamore 处理器
- IBM:超过 1000 量子比特的处理器
- 中国:九章光量子计算机