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第二百零一章量子算法和物理實現（1 / 2）

接下來的幾天，龐學林主要精力都放在了量子計算機的學習上面。

所謂量子計算機，就是一類遵循量子力學規律儲存量子信息、實現量子計算的物理裝置。

一般情況下，量子計算機的輸入可以用一個具有有限能級的量子系統來描述。

如二能級系統，稱之為量子比特。

量子比特|Ψ>=α|0>+β|1>可以是|0>態和|1>態的任意組合，其中α和β分別代表相干疊加態中的比例系數。

基于量子相干效應，α^2+β^2=1的條件系數取值有無窮多組，因此，量子比特所代表的的信息得以大大豐富。

根據量子比特的構成，又可以將量子計算機分為以下幾種類型。

利用光子的偏振構建量子比特，即所謂的光量子計算機。

2017年，世界上首臺光量子計算機誕生于中國科技大學。

利用被捕獲離子或者原子的能級構建量子比特，即所謂離子型量子計算機。

目前離子型量子計算機還沒有被制造出來，瑞典和奧地利的科學家曾經合作制造出了離子型量子計算機的基本元件，但距離制造真正的離子型量子計算機，還有一段時間。

最后一種，就是超導量子計算機，即利用超導線路，其中包括cooper對以及與環流方向相關的左/右旋環流疊加態，構建量子比特。

目前ibm、谷歌、微軟等公司正在這一領域展開激烈競爭。

量子的疊加性和量子相干性是量子計算機最本質的特征。

量子計算機對每一個疊加分量實現的變換相當于一種經典計算，所有這些經典計算同時完成，并按一定的概率振幅疊加起來，給出量子計算機的輸出結果。

因此，量子計算機本質上是一種并行計算，在并行條件下能夠在多項式時間內解決經典計算機指數時間內才能解決的問題。

例如，量子計算機能夠在幾秒鐘內將一個250位的大數分解為兩個質數的乘積，而當前的計算機完成此項工作需要耗時一百萬年。

正因為如此，世界上才有無數來自數學、物理、化學等領域的頂尖學者，對量子計算機產生了興趣。

同時也引起了政府部門以及商界的興趣。

不過到目前為止，所謂的量子計算機都還只是一個昂貴的玩具。

中間夾雜著大公司如谷歌、ibm、微軟等為了主導行業而進行的非科學性質的競爭。

比如幾個月前，谷歌宣布的所謂量子霸權，更多的是源于商業利益，而并非技術上真的達到了那種程度。

目前，在量子計算機的研究領域，主要有兩大分支。

分別是量子算法和物理實現。

實用型的量子算法又可以分為三個大類，第一類是以shor算法為代表的基于量子fourier變換方法尋找周期性的問題，進一步又可以歸結為阿貝爾隱含子群的問題。

第二類算法叫做gover算法。

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