淺談量子計算.pdf
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2020年2月6日
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淺談量子計算，這本書為讀者簡述了關(guān)于量子計算的原理說明，同時針對量子計算來做了很多的解釋，對不懂量子計算的讀者可以弄清其中的原理。
介紹
自二次大戰(zhàn)之后計算機的雛形出現(xiàn)，科技日新月異，甚至像摩爾定律(Moore’sLaw)預測的成指數(shù)增長。隨著人們要求更大的計算量，也開始發(fā)掘這樣新奇的可能性：利用量子位元(qubit)儲存，并以量子力學預測的行為來操弄他們。量子電腦真能在眨眼間處理天文數(shù)字，還是另一個不切實際的幻想 ? 筆者將和讀者介紹纏結(jié)的概念，然后定性的說明兩個演算法。接著，討論它與傳統(tǒng)計算機有什麼不同，或注定的限制。
量子的總結(jié)
現(xiàn)在，可以介紹纏結(jié)(entanglement)的概念了，這可以充分展示量子物理的奇特，以至于瞬間運輸資訊，在某種意義上，是可能的。
詳言之，如果有 u, v, w 三個量子位元，現(xiàn)在將 v, w 通過一個「邏輯閘」(某種矩陣)，輸出之后，v, w 不再無關(guān)，也就是纏結(jié)了。將 w 運送到遠方，依然不改變他們的纏結(jié)。這時考慮 u, v, w 的合成系統(tǒng)(現(xiàn)在 u 并未和 v, w 纏結(jié))，我們可以測量此合成的波函數(shù) | φ >，透過把他們重新以某種新「基底」(座標軸)表示，可以知道 w 原來的值，即使它在很遠的地方，而且 v, w 也沒有接觸。
事實上，根據(jù)狹義相對論，資訊傳播的速度不可能超過光速 c，故起初有人(包括愛因斯坦)為了調(diào)和量子力學的「矛盾」，認為有某些變數(shù)并未在量子力學被考慮；如果這樣作，就可以完整描述系統(tǒng)，物理事件也不是機率性的。但是這并未被廣泛接受。
量子偵測誤差
真實世界中，有許多不可避免的噪音(資訊的擾動)使傳輸資訊不同調(diào)(decoherence, 與環(huán)境交互作用)。古典系統(tǒng)中，最簡單的辦法就是把一個位元重複多次，使他們「投票」決定哪個是正確的，因為大部分的位元訛誤，比起少部分位元訛誤來的不可能。遺憾的是，有人證明(不可複製定理 , No-
cloning theorem)量子系統(tǒng)不可能被完整複製。
可是 Shor 在 1995 年提出這個演算法：假如我們有 x, y, z, 量子位元，透過一些「邏輯閘」可以直接比較(XOR)x 和 y 是否不同 , 以及 y 和 z 是否不同。這樣就不難推敲之中有哪些由 | 0 > 變 | 1 >(或反過來)了。
淺談量子計算截圖
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