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1量子计算机光信息科学与技术量子计算机PPT课件全文共17页，当前为第1页。

2理查德·费曼

最早鼓吹量子计算的是理查德·费曼。1981年，他在麻省理工学院的一次会议上建议研制用量子力学元件构成、遵循量子力学原理的计算机，突破传统计算机无能为力的一些计算。多伊奇则第一个告诉大家，量子计算机比常规计算机快得多。

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3定义量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑计算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。

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4量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究，而研究可逆计算机是为了克服计算机中的能耗问题。早在六七十年代，人们就发现，能耗会导致计算机芯片的发热，影响芯片的集成度，从而限制了计算机的运行速度。Landauer最早考虑了这个问题，他考察了能耗的来源，指出：能耗产生于计算过程中的不可逆操作。例如，对两比待的异或操作，因为只有一比特的输出，这一过程损失了一个自由度，因此是不可逆的，按照热力学，必然会产生一定的热量。但这种不可逆性可以改变的。只要对异或门的操作如下操作即保留一个无用的比特，该操作就变为可逆的。因此物理原理并没有限制能耗的下限，消除能耗的关键是将不可逆操作改造为可逆操作。量子计算机PPT课件全文共17页，当前为第4页。

5原理构成量子计算机的基本单元——量子比特（q-bit），它具有奇妙的性质，这种性质必须用量子力学来解释，因此称为量子特性。量子比特是由量子态相干叠加而成，一个具有两种状态的系统可以看作是一个“二进制”的量子比特，采用有两个能级的原子来做量子计算机的q-bit。规定原子在基态时记为|0〉，在激发态时原子的状态记为|1〉，而原子具体处于哪个态我们可以通过辨别原子光谱得以了解。微观世界的奇妙之处在于，原子除了保持上述两种状态之外，还可以处于两种态的线性叠加，记为|φ〉=a|1〉+b|0〉，其中a，b分别代表原子处于两种态的几率幅。如此一来，这样的一个q-bit不仅可以表示单独的“0”和“1”（a=0时只有“0”态，b=0时只有“1”态），而且可以同时既表示“0”，又表示“1”（a,b都不为0时）。同时对多个态进行操纵，所谓“量子并行计算”的性质正是量子计算机巨大威力的奥秘所在。

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6量子计算机的原理量子计算机PPT课件全文共17页，当前为第6页。

7优势与用途

量子计算对经典计算作了极大的扩充，在数学形式上，经典计算可看作是一类特殊的量子计算。量子计算机对每一个叠加分量进行变换，所有这些变换同时完成，并按一定的概率幅叠加起来，给出结果，这种计算称作量子并行计算。除了进行并行计算外，量子计算机的另一重要用途是模拟量子系统，这项工作是经典计算机无法胜任的。量子计算机是根据量子力学态叠加原理和量子相干原理而提出来的，它能存储和处理关于量子力学变量的信息进行量子计算。量子计算机最大的优点是量子并行计算，极大地提高了量子计算机的效率，使其可以完成经典计算机难于完成的工作。如对一个129位数的因子分解，用1600台超级计算机与互连网进行运算要花8个多月才能破译，而用一台量子计算机几秒钟就轻易解决了。量子计算机PPT课件全文共17页，当前为第7页。

8量子计算机是通过量子分裂式、量子修补式来进行一系列的大规模高精确度的运算的。其浮点运算性能是普通家用电脑的CPU所无法比拟的，量子计算机大规模运算的方式其实就类似于普通电脑的批处理程序，其运算方式简单来说就是通过大量的量子分裂，再进行高速的量子修补，但是其精确度和速度也是普通电脑望尘莫及的，因此造价相当惊人。量子计算机PPT课件全文共17页，当前为第8页。

9利用量子力学原理设计，由量子元件组装的量子计算机，不仅运算速度快，存储量大、功耗低，而且体积会大大缩小，一个超高速计算机可以放在口袋里，人造卫星的直径可以从数米减小到数十厘米。量子计算机PPT课件全文共17页，当前为第9页。

10现有最强的计算机要算数年的工作，量子计算机只需10秒。量子计算机能轻松破解目前最常用的通讯密码，用量子原理制成的通讯系统却绝对不可破解。量子计算机PPT课件全文共17页，当前为第10页。

11hor提出的大数因式分解算法，和Grover的量子有哪些信誉好的足球投注网站算法漂亮地解决了两类问题。按照Shor算法，对一个1000位的数进行因式分解只需几分之一秒，同样的事情由目前最快的计算机来做，则需1025年！而Grover的有哪些信誉好的足球投注网站算法则被形象地称为“从稻草堆中找出一根针”尽管量子算法已经很多