量子计算机研究进展

发布时间：2021-06-11 10:14

　　量子计算机是未来量子技术时代最具颠覆性的技术,文中将以量子计算机的诞生、工作原理和在世界范围内的发展现状为主要阐述内容。目前阶段,量子计算机的研制已从以院校、研究所的基础性研究为主体的阶段,过渡到以公司企业为主要研发驱动力的阶段,并开始逐渐进入到"量子霸权"的发展新阶段,当然,目前的量子计算机还比较初级,离可破解密码的通用量子计算机还有很长的路要走。 

【文章来源】：南京邮电大学学报(自然科学版). 2020,40(05)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

量子计算机的工作原理

量子计算机与电子计算机一样,用于解决某种数学问题,因此它的输入数据和结果输出都是经典的数据。区别在于处理数据的方法上,两者具有本质的不同。量子计算机将经典数据制备在量子计算机整个系统的初始量子态上,经由一系列幺正操作演化为量子计算系统的末态,对末态实施量子测量,便输出运算结果。图1中虚框内都是按照量子力学规律运行的。图1中的幺正操作(U操作)是信息处理的核心,如何确定U操作呢?首先选择适合于待求解问题的量子算法,然后将该算法按照量子编程的原则转换为控制量子芯片中量子比特的指令程序,从而实现了U操作的功能。量子计算机的实际操作过程如图2所示。工作人员在电脑上操作输入问题和初始数据,经由量子软件系统转化为量子算法,随之进行量子编程,将一系列指令发送至量子计算机的控制系统,该系统对量子芯片系统实施对应的操控,操控结束后,量子测量的数据再反馈给量子控制系统,最终返回到工作人员的电脑上。

量子逻辑电路是用于实现U变换的操作,任何复杂的U操作都可以拆解为单量子比特门Ui和双量子比特门Ujk的某种组合(即可拆解定理),Ui和Ujk是最简单的普适逻辑门集。典型的单双比特门如图3所示[5-7]。基于量子图灵机(量子逻辑电路)的量子计算称为标准量子计算,现在还在研究的其他量子计算模型还有:单向量子计算、分布式量子计算、拓扑量子计算和绝热量子计算(量子退火算法)等。


本文编号：3224337