量子計(jì)算概念范文

前言：我們精心挑選了數(shù)篇優(yōu)質(zhì)量子計(jì)算概念文章，供您閱讀參考。期待這些文章能為您帶來(lái)啟發(fā)，助您在寫(xiě)作的道路上更上一層樓。

第1篇

量子力學(xué)是一門(mén)高深莫測(cè)的學(xué)科，離普通人很遠(yuǎn)，但正因?yàn)橛辛怂呱爽F(xiàn)代半導(dǎo)體技術(shù)，從而有了大家都不離不開(kāi)的電腦。現(xiàn)在，這門(mén)神奇的學(xué)科將再次登場(chǎng)，用最新的量子計(jì)算機(jī)來(lái)改變世界。

量子計(jì)算機(jī)是什么，這是個(gè)要首先說(shuō)明的概念。這項(xiàng)概念，最早由大物理學(xué)家費(fèi)曼提出。他在計(jì)算量子模型時(shí)，發(fā)現(xiàn)所面對(duì)的數(shù)據(jù)是天文級(jí)的，如果由普通的計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行模擬，時(shí)間所耗甚巨。在一籌莫展的時(shí)候，他突然想到，如果計(jì)算機(jī)的架構(gòu)也跟量子系統(tǒng)一樣，是不是就能解決這一問(wèn)題呢。為此，他提出了量子計(jì)算機(jī)的概念。不過(guò)，量子計(jì)算機(jī)在很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)只停留在理論的層面。到了1994年，貝爾實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家證實(shí)了量子計(jì)算機(jī)在計(jì)算對(duì)數(shù)方面優(yōu)于普通計(jì)算機(jī)，于是引發(fā)了研發(fā)的熱潮。那什么是量子計(jì)算機(jī)呢。以我們平常已經(jīng)熟悉不過(guò)的計(jì)算機(jī)為例，它的基礎(chǔ)是二進(jìn)制，而二進(jìn)制建立在半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通和截至兩種狀態(tài)上。而量子計(jì)算的基礎(chǔ)是每個(gè)原子的不同狀態(tài)，比如一個(gè)原子順時(shí)針轉(zhuǎn)和逆時(shí)針轉(zhuǎn)，這就是兩種不同的狀態(tài)；還有兩個(gè)原子糾結(jié)在一起，術(shù)語(yǔ)叫量子纏繞，這又是不同的狀態(tài)。根據(jù)這些不同的狀態(tài)，我們就可以賦予其不同的數(shù)值，這樣一來(lái)，通過(guò)改變?cè)拥臓顟B(tài)，就能進(jìn)行計(jì)算了。這種改變使得計(jì)算的效率大為提高，1個(gè)40位元的量子計(jì)算機(jī)，就能解開(kāi)1024位元的電子計(jì)算機(jī)花上數(shù)十年解決的問(wèn)題。

量子計(jì)算機(jī)這么好，為什么難于實(shí)現(xiàn)呢。因?yàn)樵拥臓顟B(tài)很不穩(wěn)定，不容易控制。但是，最近的一則消息讓人眼前一亮。IBM的科學(xué)家近日宣布，距離掌握量子計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)技術(shù)又邁進(jìn)了一步。這些科學(xué)家已找到了維持量子完整性和減少量子計(jì)算錯(cuò)誤的方法，通過(guò)把傳統(tǒng)硅制作工藝下生產(chǎn)的量子進(jìn)行超導(dǎo)處理，從而就有可能實(shí)現(xiàn)維持?jǐn)?shù)千甚至數(shù)百萬(wàn)的量子位保持一天的穩(wěn)定狀態(tài)。該項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人稱，“我們做的量子計(jì)算研究表明，它不再僅僅是個(gè)暴力計(jì)算的物理實(shí)驗(yàn)。現(xiàn)在就可以根據(jù)該成果去制作新的計(jì)算系統(tǒng)，由此將把高性能計(jì)算推向一個(gè)全新高度”。量子計(jì)算的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)只用一個(gè)量子就可以“瞬間完成幾百萬(wàn)次計(jì)算。這些科學(xué)家們，在升級(jí)到一種“三維”超導(dǎo)量子(3D量子)后，就能將量子位的穩(wěn)定狀態(tài)延長(zhǎng)到100微秒，而這已經(jīng)是先前的2到4倍。盡管不是永恒穩(wěn)定，但他們認(rèn)為這樣的狀態(tài)“已經(jīng)剛好達(dá)到容錯(cuò)計(jì)算的最低界限，也就意味著科學(xué)家可以開(kāi)始重點(diǎn)研究進(jìn)一步延長(zhǎng)穩(wěn)定狀態(tài)方面的工作了”。現(xiàn)在，利用藍(lán)寶石芯片，IBM已制造了一臺(tái)3D量子設(shè)備來(lái)展示其研究成果。

在研制量子計(jì)算機(jī)的過(guò)程中，科學(xué)家們已經(jīng)突破了很多障礙，現(xiàn)在的計(jì)算性能比2009年中期以來(lái)以提升了10倍，距離科學(xué)界確定的全尺寸量子計(jì)算機(jī)所需滿足的最低要求已經(jīng)非常接近了。但是如果要讓量子計(jì)算機(jī)走進(jìn)我們的生活，那還有很長(zhǎng)的道路要走。同時(shí)，現(xiàn)代集成電路封裝和通信技術(shù)也必須要有極大的進(jìn)步，這樣才能實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代數(shù)據(jù)系統(tǒng)的對(duì)接。

第2篇

自1982年理查德·費(fèi)曼（Richard Feynman）提出“量子計(jì)算機(jī)”的概念之后，人們對(duì)它頗為關(guān)注，眾多研究機(jī)構(gòu)更是試圖借此開(kāi)辟計(jì)算機(jī)時(shí)代的新紀(jì)元。但是，任憑人們千呼萬(wàn)喚、前赴后繼，都沒(méi)能夠徹底揭開(kāi)量子計(jì)算機(jī)的面紗。那么，量子計(jì)算機(jī)到底發(fā)展到了什么樣的階段？遇到了什么障礙？此次諾貝爾獎(jiǎng)會(huì)對(duì)量子計(jì)算機(jī)的研發(fā)起到什么推動(dòng)作用？量子計(jì)算機(jī)一旦面世，隨之而來(lái)的會(huì)是什么？

量子計(jì)算機(jī)是大勢(shì)所趨

所謂量子計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是利用量子攜帶信息、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，遵循量子算法進(jìn)行高速的數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算的物理設(shè)備。我們熟知的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的“心臟”依賴的是硅芯片，但是一個(gè)芯片的面積總是有限的。

硅晶體管作為在芯片上傳輸信息、處理信息的微型開(kāi)關(guān)，每年都在縮小，但是，由于硅的特性和物理原理，尺寸縮小（現(xiàn)已達(dá)到納米級(jí)）將限制性能的提升。所以，對(duì)晶體管進(jìn)行傳統(tǒng)的尺寸的擴(kuò)展和收縮操作，不能再產(chǎn)生行業(yè)已經(jīng)習(xí)慣的更低功耗、更低成本、更高速度的處理器的效果。雖然英特爾的22納米處理器已經(jīng)面世，還計(jì)劃于2013年推出14納米處理器，對(duì)于10nm、7nm以及5nm的制程研發(fā)路線圖也已敲定，但是，只要粒子的尺度到了10的負(fù)10次方米以下，就會(huì)明顯出現(xiàn)量子特性，所以大部分物理學(xué)家堅(jiān)持認(rèn)為，摩爾定律不可能無(wú)限維持。

為了突破這道瓶頸，

IBM一直致力于研發(fā)碳納米管芯片，其研究人員在一個(gè)硅芯片上放置了1萬(wàn)多個(gè)碳納米晶體管，從而能夠獲得比硅質(zhì)器件更快的運(yùn)行速度。IBM聲稱這一成果有望讓摩爾定律在下一個(gè)十年中繼續(xù)生效。但是，如何獲得高純度的碳、如何實(shí)現(xiàn)完美的制造工藝又是不可避免的問(wèn)題。

因?yàn)榱孔佑?jì)算機(jī)是利用量子攜帶信息的，所以，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)面臨的挑戰(zhàn)恰恰是量子計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)所在。量子計(jì)算機(jī)中的每個(gè)數(shù)據(jù)由不同粒子的量子狀態(tài)決定，根據(jù)量子力學(xué)原理，粒子的量子狀態(tài)是不同量子狀態(tài)的疊加。所以，量子計(jì)算機(jī)計(jì)算時(shí)采用的量子比特在同一時(shí)間內(nèi)能夠呈現(xiàn)出多種狀態(tài)——既可以是1也可以是0，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)在運(yùn)算中采用的傳統(tǒng)比特在特定時(shí)間內(nèi)只能代表一個(gè)狀態(tài)——1或者0。這就是量子計(jì)算機(jī)與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)最大的不同之處。由于量子疊加狀態(tài)的不確定性，量子計(jì)算可以同時(shí)進(jìn)行大量運(yùn)算，它的潛在應(yīng)用包括搜索由非結(jié)構(gòu)化信息構(gòu)成的數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)行任務(wù)最優(yōu)化和解決此前無(wú)法解答的數(shù)學(xué)問(wèn)題。所以，量子計(jì)算機(jī)是大勢(shì)所趨。

實(shí)現(xiàn)方案眾多

量子計(jì)算機(jī)以其獨(dú)特的運(yùn)算邏輯和強(qiáng)大的運(yùn)算性能吸引了無(wú)數(shù)研究機(jī)構(gòu)和科學(xué)家對(duì)其進(jìn)行研究，也相繼取得了一些成果。量子計(jì)算機(jī)以處于量子狀態(tài)的原子作為中央處理器和內(nèi)存，所以研制量子計(jì)算機(jī)，關(guān)鍵在于成功操控單個(gè)量子。相信大家一定對(duì)“薛定諤的貓”這一理論并不陌生，關(guān)在密閉籠子里的貓，由于量子狀態(tài)的不確定性，人們永遠(yuǎn)不知道它是活著還是死亡。所以，處于宏觀世界的我們?nèi)绾尾拍軌蛴行Р倏匚⒂^世界的粒子，是極大的難題。從理論上講，量子計(jì)算機(jī)有幾十種體系，從實(shí)驗(yàn)上也有十幾種實(shí)現(xiàn)方法。

阿羅什帶領(lǐng)他的團(tuán)隊(duì)利用微米量級(jí)的高反射光學(xué)微腔實(shí)現(xiàn)了單個(gè)原子輻射光子的操作；瓦恩蘭的團(tuán)隊(duì)則利用可結(jié)合激光冷卻技術(shù)，在離子阱中實(shí)現(xiàn)了單個(gè)離子的囚禁；IBM的托馬斯·沃森研究中心組建了一支龐大的研究團(tuán)隊(duì)，依賴耶魯大學(xué)和加州大學(xué)圣巴巴拉分校過(guò)去幾年在量子計(jì)算領(lǐng)域取得的進(jìn)展，意欲基于微電子制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算；美國(guó)普林斯頓大學(xué)物理副教授杰森·培塔表示，他和加州大學(xué)圣巴巴拉分校的科學(xué)家利用電子的自旋特性，尋找到了操控電子的方法；利用聲波和超導(dǎo)材料，也可以實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算機(jī)的拓展；總部位于加拿大的D-Wave公司的量子芯片使用了特殊的鈮金屬（元素符號(hào)Nb，一種類似于銀，柔軟的、可延展的金屬）材料，在低溫下呈超導(dǎo)態(tài)，其中的電流有順時(shí)針、逆時(shí)針以及順逆同時(shí)存在的混合狀態(tài)，而這正可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算。

眾多方法中，最值得一提的便是阿羅什和瓦恩蘭的做法。阿羅什構(gòu)造了一個(gè)腔，把單個(gè)光子囚禁在光腔里，實(shí)現(xiàn)量子的操控，再往腔里放入單個(gè)原子，使原子和光子相互作用，通過(guò)腔的損耗來(lái)調(diào)控它們的狀態(tài)。瓦恩蘭捕獲離子的方法，是用一系列電極營(yíng)造出一個(gè)電場(chǎng)囚籠，離子如被裝進(jìn)碗里的玻璃球，而后，用激光將離子冷卻，最終，最冷的一個(gè)離子安靜地待在碗底。他們獨(dú)立發(fā)明并優(yōu)化了測(cè)量與操作單個(gè)粒子的實(shí)驗(yàn)方法，而且單個(gè)粒子在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還能保持量子的物理性質(zhì)。

中國(guó)科學(xué)院院士郭光燦這樣評(píng)價(jià)阿羅什和瓦恩蘭的成就：量子計(jì)算這個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)取得了飛速發(fā)展，現(xiàn)在的技術(shù)已經(jīng)超過(guò)當(dāng)初的技術(shù)，但是起點(diǎn)是他們。我們現(xiàn)在關(guān)注的不是單個(gè)離子，而是多個(gè)離子的糾纏，比如兩個(gè)腔怎么連在一起，這是將來(lái)要做的，此外，還會(huì)有各種各樣的腔，比如光學(xué)腔、物體腔和超導(dǎo)腔等。現(xiàn)在做量子計(jì)算機(jī)，實(shí)際上就是做芯片，把很多離子糾纏在一起，分到各個(gè)區(qū)里面，如果這一步能實(shí)現(xiàn)，量子計(jì)算機(jī)有希望在這方面實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)性突破。

過(guò)程艱難 但前景樂(lè)觀

自“量子計(jì)算機(jī)”的概念提出到現(xiàn)在的30年間，科學(xué)家們紛紛涉足，不管是在理論方面，還是實(shí)踐方面，都取得了一些不可忽視的成就。

近幾年來(lái)，量子計(jì)算機(jī)的領(lǐng)域更是全面開(kāi)花，量子計(jì)算機(jī)不再是人們“只聞其名，不見(jiàn)其形”的概念型產(chǎn)品。英國(guó)布里斯托爾大學(xué)等機(jī)構(gòu)以?shī)W布賴恩為領(lǐng)導(dǎo)的研究人員更是在新一期美國(guó)《科學(xué)》雜志上宣布，成功研發(fā)出一種可用于量子計(jì)算的硅芯片。奧布賴恩表示，利用這種芯片技術(shù)，10年內(nèi)可能就會(huì)研制出超越傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的量子計(jì)算機(jī)。

想要研制出實(shí)用的量子計(jì)算機(jī)，需要面臨科學(xué)技術(shù)方面的多重挑戰(zhàn)，其中最主要的兩大障礙就是：如何讓粒子長(zhǎng)時(shí)間保持量子狀態(tài)，即保持相干性；如何讓盡量多的粒子實(shí)現(xiàn)共同計(jì)算，即實(shí)現(xiàn)量子糾纏。阿羅什和瓦恩蘭給出的實(shí)驗(yàn)方法均成功地打破了這些障礙，實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)性的突破。近幾年來(lái)，研究人員以他們的研究成果為出發(fā)點(diǎn)，不斷探索，取得了快速進(jìn)展，可謂前景樂(lè)觀。

需要注意的是，量子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)會(huì)將網(wǎng)絡(luò)安全置于非常危險(xiǎn)的境地，給現(xiàn)有的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)體系以及國(guó)防帶來(lái)潛在威脅。目前大部分的網(wǎng)絡(luò)保密是使用“RSA公開(kāi)碼”的密碼技術(shù)。想要破譯這種密碼，就要對(duì)大數(shù)分解質(zhì)因子，這是極其困難的。按照現(xiàn)有的理論計(jì)算，分解一個(gè)400位數(shù)的質(zhì)因子，用目前最先進(jìn)的巨型計(jì)算機(jī)也需要用10億年的時(shí)間，而人類的歷史才不過(guò)幾百萬(wàn)年。然而，量子計(jì)算機(jī)能夠借助其強(qiáng)大的運(yùn)算功能瞬間完成密碼破譯，這嚴(yán)重動(dòng)搖了RSA公共碼的安全性。

目前，量子計(jì)算機(jī)給人們的印象不過(guò)類似于一個(gè)玩具，娛樂(lè)價(jià)值似乎更高一些，但是在不久的將來(lái)，它一定能夠引領(lǐng)計(jì)算機(jī)世界的潮流。

相關(guān)鏈接

量子計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史

1982年，諾貝爾獎(jiǎng)獲得者理查德·費(fèi)曼（Richard Feynman）提出“量子計(jì)算機(jī)”的概念。

1985年，英國(guó)牛津大學(xué)的D. Deutsch進(jìn)一步闡述了量子計(jì)算機(jī)的概念，并且證明了量子計(jì)算機(jī)比經(jīng)典圖靈計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)大的功能。

1994年，貝爾實(shí)驗(yàn)室的專家彼得·秀爾（Peter Shor）證明量子計(jì)算機(jī)能夠完成對(duì)數(shù)運(yùn)算，而且速度遠(yuǎn)勝傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)。

2005年，世界第一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)原型機(jī)在美國(guó)誕生，它基本符合了量子力學(xué)的全部本質(zhì)特性。

2007年2月，加拿大D-Wave系統(tǒng)公司宣布研制成功16位量子比特的超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)。

2009年，世界第一臺(tái)通用編程量子計(jì)算機(jī)在美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院誕生。

2010年1月，美國(guó)哈佛大學(xué)和澳洲昆士蘭大學(xué)的科學(xué)家利用量子計(jì)算機(jī)準(zhǔn)確算出了氫分子所含的能量。

2010年3月，德國(guó)于利希研究中心發(fā)表公報(bào)：該中心的超級(jí)計(jì)算機(jī)JUGENE成功模擬了42位的量子計(jì)算機(jī)。

第3篇

AR游戲偃旗息鼓，量子通信強(qiáng)勢(shì)爆發(fā)。量子通信產(chǎn)業(yè)鏈驅(qū)動(dòng)因素如下：第一，全球信息安全形勢(shì)日益嚴(yán)重，量子通信將成為國(guó)家信息安全問(wèn)題的最佳解決方案之一。歐盟計(jì)劃2018年前啟動(dòng)10億歐元的量子技術(shù)項(xiàng)目，美國(guó)也了國(guó)家量子環(huán)網(wǎng)計(jì)劃。第二，“十三五”規(guī)劃中已將量子通信和天地一體化信息網(wǎng)上升到國(guó)家戰(zhàn)略高度。今年下半年“京滬干線”、“杭滬干線”和“烏鎮(zhèn)量子通信城域網(wǎng)”建成，標(biāo)志著量子保密城際固網(wǎng)建設(shè)逐步展開(kāi)。未來(lái)三年京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角等重點(diǎn)城市群將啟動(dòng)量子通信城域網(wǎng)建設(shè)，未來(lái)三年約有20個(gè)城市將建量子通信城域網(wǎng)。第三，機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，到2020年，我國(guó)量子通信市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到210億元，量子通信產(chǎn)業(yè)鏈潛在市場(chǎng)規(guī)模500-1000億元。第四，綜合新華社等媒體報(bào)道，我國(guó)首顆量子試驗(yàn)通信衛(wèi)星有望于7月?lián)駲C(jī)發(fā)射，我國(guó)將成為全球第一個(gè)實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間量子通信的國(guó)家，有望實(shí)現(xiàn)全球化的量子保密通信飛躍，迎來(lái)量子通信產(chǎn)業(yè)騰飛。

中小創(chuàng)市場(chǎng)科技創(chuàng)新投資主線，上周表現(xiàn)強(qiáng)勢(shì)的AR游戲概念股投資群體，隨著GQY視訊、恒信移動(dòng)兩大龍頭股特停歸來(lái)的沖高回落，整個(gè)板塊進(jìn)入了整理周期，量子通信產(chǎn)業(yè)鏈的崛起成為科技創(chuàng)新的新旗幟。主力機(jī)構(gòu)依“量子通信超導(dǎo)材料通訊電纜”的投資路徑中線布局量子通信產(chǎn)業(yè)鏈，以福晶科技、光迅科技、三維通信為龍頭的量子通信概念股，以漢纜股份為龍頭的超導(dǎo)材料概念股，以通光線纜為龍頭的通訊電纜概念股，成為量子通信概產(chǎn)業(yè)鏈的領(lǐng)漲先鋒，初顯中線趨勢(shì)性牛股風(fēng)姿。

縱觀本周中小創(chuàng)市場(chǎng)表現(xiàn)最牛的趨勢(shì)性牛股，其代表品種為：以和而泰為代表的“物聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)+中報(bào)高送轉(zhuǎn)”概念股，以智飛生物為代表的生物疫苗概念股，以樂(lè)金健康為代表的養(yǎng)老概念股，以華東數(shù)控、瑞凌股份為代表人工智能概念股，以浙江眾成、中能電氣成為代表的充電樁概念股，以潯興股份為代表的體育概念股，以摩登大道為代表”VR+電商”概念股，以羅普斯金、羅平鋅電為代表的有色金屬概念股。此外，以吳通通訊（復(fù)牌+10轉(zhuǎn)30）、和而泰為代表的中報(bào)高送轉(zhuǎn)預(yù)案概念股，以蘇州設(shè)計(jì)為代表的中報(bào)高送轉(zhuǎn)潛力股，成為中報(bào)投資主線的少有的閃光點(diǎn)。