量子计算机的原理是利用平行世界的计算力吗
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发布时间：2022-04-24 22:57
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时间：2023-10-14 02:01
简单来说：
量子计算机就是用量子比特代替原来的普通比特。
从物理层面上来看，量子计算机不是基于普通的晶体管，而是使用自旋方向受控的粒子(比如质子核磁共振)或者偏振方向受控的光子(学校实验大多用这个)等等作为载体。当然从理论上来看任何一个多能级系统都可以作为量子比特的载体。
从计算原理上来看，量子计算机的输入态既可以是离散的本征态(如传统的计算机一样)，也可以是叠加态(几种不同状态的几率叠加)，对信息的操作从传统的“和”，“或”，“与”等逻辑运算扩展到任何幺正变换，输出也可以是叠加态或某个本征态。所以量子计算机会更加灵活，并能实现并行计算。
要解释细节的话有些麻烦，给你些关键词可以去查：
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)
8,然后关于从物理层面如何实现的最好从量子光学开始，因为偏振的光子是最简单的。
深层来说：
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)，x∈A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)，x∈A，y∈B。
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。
