導語：日前有新聞報道，由中國科學技術大學潘建偉院士領銜的量子光學和量子信息團隊的陸朝陽、劉乃樂研究小組，在國際上首次成功實現了用量子計算機求解線性方程組的實驗，首次從原理上證明了光學量子算法的可行性。據介紹，假使求解一個億億億級變量的方程組，即便是用現在世界上最快的超級計算機也至少需要幾百年，而根據理論預計，利用GHz時鐘頻率的量子計算機將只需要10秒鐘。
那么，量子計算機為什么可以具有超強的運算能力呢？
傳統(tǒng)電子計算機用“比特”(用“1”或者“0”表示)作為信息存儲單位，進而實現各種運算。而運算過程是經由對存儲器所存數據的操作來實施的。電子計算機無論其存儲器有多少位只能存儲一個數據，因此，對其實施一次操作只能變換一個數據，為運算某個函數，必須連續(xù)實施許多次操作。
而量子計算機的計算由諸如電子和原子核一類的量子粒子實現。每個粒子代表一個量子位。量子位與常規(guī)位不一樣，在量子位中電子或原子核可以處在一種疊加狀態(tài)，同時起到1和0的作用。量子計算機利用量子粒子的這種性能和特點，用“量子比特”作為信息存儲單位。例如，若有兩個量子位，他們可以同時代表所有的兩位組合：00、01、10和11。增加第三個量子位，就可以代表所有可能的三位組合。這種系統(tǒng)的擴展呈指數形式上升：n個量子位能代表2的n次方。只要有50個量子位，我們可以表示從零至大于一萬億的所有二進制位，而且是同時。正是因為量子粒子的這種特點，使量子計算機能夠采用更為豐富的信息單位，從而大大加快運行速度。
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，方案并不少，問題是在實驗上實現對微觀量子態(tài)的操縱確實太困難了。目前已經提出的方案主要有冷阱束縛離子、電子或核自旋共振、量子點操縱、超導量子干涉等。將來也許現有的方案都派不上用場，最后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，就像半導體材料對于電子計算機一樣。
下載文檔
