1樓：匿名使用者
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。
量子計算機相比普通電腦運算為什麼更快？怎麼樣計算
2樓：紫苑小薇
量子計算機（quantum ***puter）是一類遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、儲存及處理量子資訊的物理裝置。當某個裝置處理和計算的是量子資訊，執行的是量子演算法時，它就是量子計算機。
經典計算機：
要說清楚量子計算，首先看經典計算機。經典計算機從物理上可以被描述為對輸入訊號序列按一定演算法進行變換的機器，其演算法由計算機的內部邏輯電路來實現。
1.其輸入態和輸出態都是經典訊號，用量子力學的語言來描述，也即是：其輸入態和輸出態都是某一力學量的本徵態。
如輸入二進位制序列0110110，用量子記號，即|0110110>。所有的輸入態均相互正交。對經典計算機不可能輸入如下疊加態：
c1|0110110 >+ c2|1001001>。
2.經典計算機內部的每一步變換都演化為正交態，而一般的量子變換沒有這個性質，因此，經典計算機中的變換（或計算）只對應一類特殊集。
量子計算機：
量子計算機的輸入用一個具有有限能級的量子系統來描述，如二能級系統（稱為量子位元（qubits）），量子計算機的變換（即量子計算）包括所有可能的么正變換。
1.量子計算機的輸入態和輸出態為一般的疊加態，其相互之間通常不正交；
2量子計算機中的變換為所有可能的么正變換。得出輸出態之後，量子計算機對輸出態進行一定的測量，給出計算結果。
由此可見，量子計算對經典計算作了極大的擴充，經典計算是一類特殊的量子計算。量子計算最本質的特徵為量子疊加性和量子相干性。量子計算機對每一個疊加分量實現的變換相當於一種經典計算，所有這些經典計算同時完成，量子平行計算。
3樓：匿名使用者
量子計算機，早先由理查德·費曼提出，一開始是從物理現象的模擬而來的。可他發現當模擬量子現象時，因為龐大的希爾伯特空間使資料量也變得龐大，一個完好的模擬所需的運算時間變得相當可觀，甚至是不切實際的天文數字。理查德·費曼當時就想到，如果用量子系統構成的計算機來模擬量子現象，則運算時間可大幅度減少。
量子計算機的概念從此誕生。
2量子計算機，或推而廣之——量子資訊科學，在2023年代多處於理論推導等紙上談兵狀態。一直到2023年彼得·秀爾（peter shor）提出量子質因子分解演算法後，因其對於現在通行於銀行及網路等處的rsa加密演算法可以破解而構成威脅之後，量子計算機變成了熱門的話題。除了理論之外，也有不少學者著力於利用各種量子系統來實現量子計算機。
半導體靠控制積體電路來記錄和運算資訊，量子電腦則希望控制原子或小分子的狀態，記錄和運算資訊。
圖2：布洛赫球面乃一種對於二階量子系統之純態空間的幾何表示法，是建立量子計算機的基礎。
20世紀60年代至70年代，人們發現能耗會導致計算機中的晶片發熱，極大地影響了晶片的整合度，從而限制了計算機的執行速度。研究發現，能耗**於計算過程中的不可逆操作。那麼，是否計算過程必須要用不可逆操作才能完成呢？
問題的答案是：所有經典計算機都可以找到一種對應的可逆計算機，而且不影響運算能力。既然計算機中的每一步操作都可以改造為可逆操作，那麼在量子力學中，它就可以用一個么正變換來表示。
早期量子計算機，實際上是用量子力學語言描述的經典計算機，並沒有用到量子力學的本質特性，如量子態的疊加性和相干性。在經典計算機中，基本資訊單位為位元，運算物件是各種位元序列。與此類似，在量子計算機中，基本資訊單位是量子位元，運算物件是量子位元序列。
所不同的是，量子位元序列不但可以處於各種正交態的疊加態上，而且還可以處於糾纏態上。這些特殊的量子態，不僅提供了量子平行計算的可能，而且還將帶來許多奇妙的性質。與經典計算機不同，量子計算機可以做任意的么正變換，在得到輸出態後，進行測量得出計算結果。
因此，量子計算對經典計算作了極大的擴充，在數學形式上，經典計算可看作是一類特殊的量子計算。量子計算機對每一個疊加分量進行變換，所有這些變換同時完成，並按一定的概率幅疊加起來，給出結果，這種計算稱作量子平行計算。除了進行平行計算外，量子計算機的另一重要用途是模擬量子系統，這項工作是經典計算機無法勝任的。
2023年，貝爾實驗室的專家彼得·舒爾（peter shor）證明量子計算機能完成對數運算，而且速度遠勝傳統計算機。這是因為量子不像半導體只能記錄0與1，可以同時表示多種狀態。如果把半導體計算機比成單一樂器，量子計算機就像交響樂團，一次運算可以處理多種不同狀況，因此，一個40位元的量子計算機，就能解開1024位元的電子計算機花上數十年解決的問題。
量子計算機的特點
相應於經典計算機的以上兩個限制，量子計算機分別作了推廣。量子計算機的輸入用一個具有有限能級的量子系統來描述，如二能級系統（稱為量子位元（qubits）），量子計算機的變換（即量子計算）包括所有可能的玄正變換。
1.量子計算機的輸入態和輸出態為一般的疊加態，其相互之間通常不正交；
2量子計算機中的變換為所有可能的麼正變換。得出輸出態之後，量子計算機對輸出態進行一定的測量，給出計算結果。
由此可見，量子計算對經典計算作了極大的擴充，經典計算是一類特殊的量子計算。量子計算最本質的特徵為量子疊加性和量子相干性。量子計算機對每一個疊加分量實現的變換相當於一種經典計算，所有這些經典計算同時完成，並按一定的概率振幅疊加起來，給出量子計算機的輸出結果。
這種計算稱為量子平行計算。
無論是量子平行計算還是量子模擬計算，本質上都是利用了量子相干性。遺憾的是，在實際系統中量子相干性很難保持。在量子計算機中，量子位元不是一個孤立的系統，它會與外部環境發生相互作用，導致量子相干性的衰減，即消相干（也稱「退相干」）。
因此，要使量子計算成為現 承載16個量子位的矽晶片實，一個核心問題就是克服消相干。而量子編碼是迄今發現的克服消相干最有效的方法。主要的幾種量子編碼方案是：
量子糾錯碼、量子避錯碼和量子防錯碼。量子糾錯碼是經典糾錯碼的類比，是目前研究的最多的一類編碼，其優點為適用範圍廣，缺點是效率不高。
迄今為止，世界上還沒有真正意義上的量子計算機。但是，世界各地的許多實驗室正在以巨大的熱情追尋著這個夢想。如何實現量子計算，方案並不少，問題是在實驗上實現對微觀量子態的操縱確實太困難了。
目前已經提出的方案主要利用了原子和光腔相互作用、冷阱束縛離子、電子或核自旋共振、量子點操縱、超導量子干涉等。現在還很難說哪一種方案更有前景，只是量子點方案和超導約瑟夫森結方案更適合整合化和小型化。將來也許現有的方案都派不上用場，最後脫穎而出的是一種全新的設計，而這種新設計又是以某種新材料為基礎，就像半導體材料對於電子計算機一樣。
研究量子計算機的目的不是要用它來取代現有的計算機。量子計算機使計算的概念煥然一新，這是量子計算機與其他計算機如光計算機和生物計算機等的不同之處。量子計算機的作用遠不止是解決一些經典計算 量子計算機原理機無法解決的問題。
量子計算機為什麼會比傳統計算機快
4樓：匿名使用者
量子計算機（quantum ***puter）是一類遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、儲存及處理量子資訊的物理裝置。
當某個裝置處理和計算的是量子資訊，執行的是量子演算法時，它就是量子計算機。
經典計算機：
1.其輸入態和輸出態都是經典訊號，即：其輸入態和輸出態都是某一力學量的本徵態。所有的輸入態均相互正交。對經典計算機不可能輸入疊加態。
2.經典計算機內部的每一步變換都演化為正交態，而一般的量子變換沒有這個性質，因此，經典計算機中的變換（或計算）只對應一類特殊集。
量子計算機：
量子計算機的輸入用一個具有有限能級的量子系統來描述，如二能級系統（稱為量子位元（qubits）），量子計算機的變換（即量子計算）包括所有可能的么正變換。
1.量子計算機的輸入態和輸出態為一般的疊加態，其相互之間通常不正交。
2量子計算機中的變換為所有可能的么正變換。得出輸出態之後，量子計算機對輸出態進行一定的測量，給出計算結果。
簡單說一下量子計算機為什麼比電子計算機快，而且快
5樓：月下鷓鴣
我在學量子力學的時候，我們教授說，量子計算機根據量子態來計算。量子態是可以相互疊加且互不干擾的，所以理論上可以疊加無數個量子態同時進行運算。當然我自己不是搞量子計算的，所以不造他是不是瞎扯的咯~
量子計算機計算速度為什麼那麼快
6樓：犀利de大雄
量子計算機全世界有一些，但是由於能耗大，工作時溫度高，需要降溫裝置，而且一臺量子專計算機的壽命不屬到一年。所以還在實驗室中。就算研製成功了，也只有國家用的起，不可能像家用電腦一樣流行。
量子計算機是所有計算機中計算速度最快的，是現在電腦的1萬倍以上，甚至跟高。用量子計算機可以破解任何現在計算機中的密碼，包括銀行密碼！ 美國貝爾實驗室宣佈研製出世界上第一臺光子計算機 分子計算級能和人腦連線，在醫學方面應用最廣，美國醫學界已經用分子計算機做過假肢與人腦的連線試驗，效果顯著。
各種計算機都非常高階，量子計算機執行快，分子計算機可以和人腦互通。光子計算機雖然比量子計算機慢，但是由於執行環境要求較低，所以比較實用。 目前，能夠代替電子計算機的就只有光子計算機了。
計算機的工作原理是什麼，計算機的工作原理是什麼？簡述！
計算機的基本原理是存貯程式和程式控制。預先要把指揮計算機如何進行操作的指令序列 稱為程式 和原始資料通過輸入裝置輸送到計算機記憶體貯器中。每一條指令中明確規定了計算機從哪個地址取數，進行什麼操作，然後送到什麼地址去等步驟。計算機在執行時，先從記憶體中取出第一條指令，通過控制器的譯碼，按指令的要求，從...
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關於量子計算機的問題量子計算機的優點是什麼
問題1 在可預見的將來不會有，也就是說，我們根本無法預計什麼時候會有，量子計算機雖然概念已經被提出來了，卻還沒有具體實施的理論，全世界目前沒有任何一個科學家知道該怎麼製造量子計算機。基本上，在當前的科技水平上，量子計算機和科幻沒有多少區別。問題2 一臺量子計算機可供全世界所有人同時玩最極品的遊戲無壓...