量子计算机201南京大学计算机科学与技术系.PDF

新型计算机 张瑞祎张文茜周敏 2013/11/15 Institute of Computer Software 1 Nanjing University 1.量子计算机 2.生物计算机 3.光子计算机 2013/11/15 Institute of Computer Software 2 Nanjing University 量子计算机 量子计算机 概念 量子计算机 （quantum computer ）是一类遵循 量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及 处理量子信息的物理装置。 处理和计算的是量子信息 运行量子算法 存储数据的对象是量子比特 2013/11/15 4 布洛赫球面乃一种 对于二阶量子系统 之纯态空间的几何 表示法，是建立量 子计算机的基础。 2013/11/15 5 量子计算机 经典计算机的局限经典计算机的局限 （运算能力有限（运算能力有限）） 经典计算机的局限经典计算机的局限 （（运算能力有限运算能力有限）） 1.输入态和输出态都是经典信号 2.经典计算机内部的每一步变换都演化为正交态 2013/11/15 6 量子计算机 量子计算机量子计算机 量子计算机量子计算机 量子计算机的输入用一个具有有限能级的量子系统 来描述。如二能级系统 （称为量子比特（qubits ）） 1.量子计算机的输入态和输出态为一般的叠加态， 其相互之间通常不正交； 2.量子计算机中的变换为所有可能的幺正变换。 2013/11/15 7 量子计算机 量子计算机的难点量子计算机的难点 量子计算机的难点量子计算机的难点 量子相干性很难保持： 量子编码 量子纠错码 量子避错码 量子防错码。 微观量子态的操纵困难 原子和光腔相互作用、冷阱束缚离子、电子或核自旋 共振等。 2013/11/15 8 量子计算机 量子计算机的优势量子计算机的优势 量子计算机的优势量子计算机的优势 运算能力强 （并行性） 构造出功效高于经典算法的量子算法 迄今具有代表性的量子程序设计语言主要有 QCL，qCGL与QML 。 2013/11/15