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量子计算机发展简史

原著：SimonBoneMatiasCastro翻译：bianca2003年3月26日

内容摘要

听起来好像有点奇怪，计算机的未来可以被建筑在一杯咖啡周围。那些咖啡因分子恰巧是构建“量子计

算机”－－一种能够保证提供可在几秒钟内破解密码的思想回应功能的新型计算机的可能组成部件。

内容目录

1.介绍

1.1量子计算机的基本要素

1.2量子计算机的缺点－－(电子)脱散性

1.3取得结果

2.通用计算的理论

2.1加热流失的信息

2.2通用量子计算机

2.3人工智能

3.建立一台量子计算机

3.1量子点

3.2计算流体

4.量子计算机的应用

4.1Shor算法－－Shor的算法－－一个范例

4.2Grover算法

4.3量子机械系统的模拟

5.量子通讯

5.1量子通讯是如何工作的

5.2量子比特的任务

6.当今进展及未来展望

7.结论

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8.术语表

9.参照表

9.1书籍

9.2人物

9.3杂志文章

9.4网页

1.介绍

经常会有能使计算机的性能大大改善的新技术出现。从晶体管技术的引进，到超大规模

集成电路的持续性发展，科技进步的速度总是如此无情。近日来，现代处理器中晶体管

体积的减小成为计算机性能改进的关键所在。然而，这种不断的减小并不能够持续很长

的时间。如果晶体管变得太小，那种对量子机械的未知影响将会限制它的性能。因此，

看起来这些影响会限制我们的计算机技术，它们真的会吗？在1982年，诺贝尔奖获得

者－－物理学家RichardFeynman想出了“量子计算机”的概念，那是一种利用量子机

械的影响作为优势的计算机。有一段时间，“量子计算机”的想法主要仅仅停留在理论兴

趣阶段，但最近的发展令这个想法引起了每一个人的注意。其中一个进步就是一种在量

子计算机上计算大量数据的算法的发明，由PeterShor(贝尔实验室)设计。通过使用这种

算法，一台量子计算机破解密码可以比任何普通(典型)计算机都要快。事实上，一台能

够实现Shor算法的量子计算机能够在大约几秒内破解当今任何密码技术。在这种算法

的推动下，量子计算机的话题开始集中在动力上，全世界的研究人员都争当第一个制造

出实用量子计算机的人。

1.1量子计算机的基本要素

在计算机的经典模型中，最基础的构建要素－－比特，只能存在于两种截然不同的状态

之一：0或是1。在量子计算机中，规则改变了。一个原子比特－－经常被简称为“量

比”(quantumbit)－－不仅仅存在于传统的0和1状态中，还可以是一种两者连续或重

叠状态。当一个量比处于这种状态时，它可以被认为存在于两种领域中：一种为0，而

另外一种为1。一个基于这种量比的操作能够同时有效地影响两个值。因此，极为重要

的一点是：当我们在量比上实行单一操作时，我们是在针对两种不同的值进行的。类似

的，一个双量比系统能对4个值进行操作，而一个三量比系统就是8个值。因此，增加

量比的数目能够以指数方式增加我们从系统获得的“量子并行效应”量子并(行效应)。在