量子計算機的工作原理是什麼

　　在科技發展的如此迅速的今天，量子計算機相信大家也不會陌生吧。這種計算機的目的是用來。研究解決計算機中的能耗問題。遵循著量子力學規律的它，在我們現實中它被運用到很多加密破解計劃的領域當中。所以如果大家想了解一下它的工作原理的話，不妨看小編給今天給大家帶來的以下知識。

　　簡單來說：

　　就是用量子位元代替原來的普通位元。

　　從物理層面上來看，量子計算機不是基於普通的電晶體，而是使用自旋方向受控的粒子***比如質子核磁共振***或者偏振方向受控的光子***學校實驗大多用這個***等等作為載體。當然從理論上來看任何一個多能級系統都可以作為量子位元的載體。

　　從計算原理上來看，量子計算機的輸入態既可以是離散的本徵態***如傳統的計算機一樣***，也可以是疊加態***幾種不同狀態的機率疊加***，對資訊的操作從傳統的“和”，“或”，“與”等邏輯運算擴充套件到任何么正變換，輸出也可以是疊加態或某個本徵態。所以量子計算機會更加靈活，並能實現平行計算。

　　要解釋細節的話有些麻煩， 給你些關鍵詞可以去查：

　　1. 量子態， quatum State

　　2. 量子疊加態， Quantum superposition

　　3， 量子位元， Qubit

　　4, 么正變換 Unitary Transformation

　　5， 量子邏輯， Quantum Logic

　　6, 量子門， Quantum Gate ***對應於傳統的邏輯閘，其實就是一些特殊的正變換***

　　7, 量子演算法， quantum Algorithm ***當然量子計算機也能實現傳統的演算法***

　　8, 然後關於從物理層面如何實現的最好從量子光學開始， 因為偏振的光子是最簡單的。

　　深層來說：

　　普通的數字計算機在0和1的二進位制系統上執行，稱為“位元”***bit***。但量子計算機要遠遠更為強大。它們可以在量子位元***qubit***上運算，可以計算0和1之間的數值。假想一個放置在磁場中的原子，它像陀螺一樣旋轉，於是它的旋轉軸可以不是向上指就是向下指。常識告訴我們：原子的旋轉可能向上也可能向下，但不可能同時都進行。但在量子的奇異世界中，原子被描述為兩種狀態的總和，一個向上轉的原子和一個向下轉的原子的總和。在量子的奇妙世界中，每一種物體都被使用所有不可思議狀態的總和來描述。

　　想象一串原子排列在一個磁場中，以相同的方式旋轉。如果一束鐳射照射在這串原子上方，鐳射束會躍下這組原子，迅速翻轉一些原子的旋轉軸。通過測量進入的和離開的鐳射束的差異，我們已經完成了一次複雜的量子“計算”，涉及了許多自旋的快速移動。

　　從數學抽象上看，量子計算機執行以集合為基本運算單元的計算，普通計算機執行以元素為基本運算單元的計算***如果集合中只有一個元素，量子計算與經典計算沒有區別***。

　　以函式y=f***x***，x∈A為例。量子計算的輸入引數是定義域A，一步到位得到輸出值域B，即B=f***A***;經典計算的輸入引數是x，得到輸出值y，要多次計算才能得到值域B，即y=f***x***，x∈A，y∈B。

　　量子計算機有一個待解決的問題，即輸出值域B只能隨機取出一個有效值y。雖然通過將不希望的輸出導向空集的方法，已使輸出集B中的元素遠少於輸入集A中的元素，但當需要取出全部有效值時仍需要多次計算。

　　看完如此眾多的知識之後。我知道大家對量子計算機更深入的瞭解了不少。我希望大家在通過這樣的瞭解之後，能夠對這種高層次的計算機有更進一步的認識。因為這種計算機，給。科學界帶來不少的好處。有興趣更深一步專研的你們，希望能夠繼續利用這種計算機的潛力，更進一步地投入到科學發展當中。