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Arnold 2月23日

Build your own topology，就是建立自己的线路图。你编辑好的量子线路图，可以在量中模式里运...

评论于 IBM Q Experience 入门（一）
AilsaZ9 12月18日

cant watch ...

评论于【视频】量子通信的绝密世界
dragon_ball 12月6日

不错

评论于和小白蔡一起入门量子计算–量子傅立叶变换（一）

量子计算一定比传统计算高一头？

　　在解决复杂的数学问题上，人们一向认为量子计算(quantumcomputing)比传统计算机更强大——至少对于非专业人士来说确实如此。然而，碍于现有技术的限制，这些理论一直未能被证实。现在，IBM研究科学家透过数学方式证实，量子计算在“处理某些特定问题”时确实比传统计算机更快。

　　然而，关键就在于“特定”(certain)问题。IBM量子生态系统与策略副总裁BobSutor在与《EETimes》的电话采访中表示，透过数学证据具体证明了量子计算机与传统计算机在处理特定计算类型的差异。

　　“这项研究证实了量子计算机的速度更快——由于量子力学和量子计算的先天属性，你会想在量子计算机上处理的任务或行为是不同的。量子计算明显将会具有这方面的优势。”

　　Sutor说这项证据是一个极其重要的里程碑，因为它将成为建构量子计算机正式结构的基础——包括它们如何编码、建构以及围绕着算法做出的选择及其应用方式。不过，它也提供了有关何时是选择量子计算最佳使用时机或传统计算是否仍然足够等参考。

　　研究人员们在《科学》(Science)杂志的一篇文章——“量子的浅电路优势”(Quantumadvantagewithshallowcircuits)中介绍这项数学证据。除了IBMResearch的SergeyBravyi，其他研究人员还包括加拿大滑铁卢大学(UniversityofWaterloo)量子计算研究所的DavidGosset、普林斯顿高等研究院(InstituteforAdvancedStudy)的RobertKönig以及慕尼黑工业大学(TechnischeUniversitätMünchen)的ZentrumMathematik。

　　为了了解这项证据的重要性，更要紧的是知道量子计算中的基本计算单位是量子位(quantumbit;qubit)，它和传统计算机位受限于0或1是不同的，因而能用于处理许多其他的数值。量子位的潜在计算能力每次都可经由纠缠倍增，而量子位结合施加于其上的操作，一并被称为电路。

　　量子位并非完美，因为其错误率较小，而且仅存在一段时间，之后将变得混乱。这即是所谓的同调时间(coherencetime)，意味着在达到时间限制之前只能执行哪些操作。所执行的操作数量即是深度，而且量子电路的总深度是每个量子位的所有深度中之最小值。透过数学还证明，当在量子计算机上处理时，某些特定问题只需要固定的电路深度，无论输入的数量如何增加，而经典计算机则要求电路深度必须随输入增加而变大，才能处理相同的问题。

　　这种有限的深度意味着IBM科学家最感兴趣的是短深度电路可以用来做什么。因为短深度电路对于实现量子算法相当实用，而且证明了量子计算比传统方法更具优势。数学证据显示，量子计算机在容错方面做的比传统计算机更好，但并不一定比所有的计算机更好。Sutor说：“有时我觉得这有点微妙。但这是一个非常重要的区别。”

16小时前
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如何用 IT 业者能听懂的话介绍量子计算的原理？

　　量子计算/量子计算机的概念是著名物理学家费曼于1981年首先提出的。量子计算的原理实际上应该分为两部分。一部分是量子计算机的物理原理和物理实现；另一部分是量子算法。

　　量子比特可以制备在两个逻辑态0和1的相干叠加态，换句话讲，它可以同时存储0和1。考虑一个N个物理比特的存储器，若它是经典存储器，则它只能存储2^N个可能数据当中的任一个，若它是量子存储器，则它可以同时存储2^N个数，而且随着N的增加，其存储信息的能力将指数上升，例如，一个250量子比特的存储器（由250个原子构成）可能存储的数达2^250,比现有已知的宇宙中全部原子数目还要多。

　　由于数学操作可以同时对存储器中全部的数据进行，因此，量子计算机在实施一次的运算中可以同时对2^N个输入数进行数学运算。其效果相当于经典计算机要重复实施2^N次操作，或者采用2^N个不同处理器实行并行操作。可见，量子计算机可以节省大量的运算资源（如时间、记忆单元等）。

　　为开拓出量子计算机巨大的并行处理能力，必须寻找适用于这种量子计算的有效算法。Shor于1994年发现第一个量子算法，它可以有效地用来进行大数因子分解。大数因子分解是现在广泛用于电子银行、网络等领域的公开密钥体系RSA安全性的依据。采用现有计算机对数N（二进制长度为logN）做因子分解，其运算步骤（时间）随输入长度（logN）指数增长。迄今在实验上被分解的最大数为129位，1994年在世界范围内同时使用1600个工作站花了8个月时间才成功地完成了这个分解。若用同样计算功能来分解250位的数则要用80万年，而对于1000位的数，则要有10^25年。

　　与此相反，量子计算机采用Shor算法可以在几分之一秒内实现1000位数的因子分解，而且操作时间仅随输入数的3次方增长。可见Shor量子算法将这类“难解”问题变成“易解”问题。

1天前
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量子计算的基本原理是什么？

　　半导体电路小型化的快速发展使得传统计算机的性能不断提升。然而，这个小型化存在一个固有极限——当芯片上电路元件的尺寸缩小到纳米尺度时，量子力学效应将会占据主导地位，并影响元件的性能。这将是摩尔定律的终点。（译注：摩尔定律认为在价格不变的前提下，集成电路上可容纳的元器件数目每隔18-24个月增加一倍，其性能也提升一倍。）

　　对于传统计算机来说，这是不可避免的命运；但是科学家们已经开始考虑，能否把这种情况下有害的量子现象转变为有益的——构建一个利用由薛定谔方程描述的量子力学逻辑进行计算的计算机，而不再是利用布尔逻辑进行计算的传统计算机。量子计算机这个理念是费曼在1981年首次提出的。他说，原则上，人们可以设计一种计算机，该计算机通过量子力学特性来工作，模拟量子系统并采用量子方程得到解。费曼的这个理念在学术领域吸引了很大重视。

　　传统计算机通过集成电路利用双值布尔逻辑（0和1）发挥功能。其计算是：把由比特表示的输入点映射到更高层次，通过多重映射，得到输出点以提供最终解。然而，量子计算机的量子比特可以表示1、0或者这两个态的任意叠加。量子计算机系统的计算类似于固体的旋转；在这个类比中，量子计算机的计算结果类似于测量固体旋转所得到的读数（旋转角度可以是连续的任意角度）。传统计算机的一个操作，对应一个确定的路径；量子计算机的一个操作，可以沿着多个计算路径进行，而最终达到的是同一个目标，因为量子波函数允许在同一时刻存在多个态。这个现象就是量子并行性。量子并行计算是量子计算机的速度可以远快于传统计算机的关键原因。

5天前
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NMR系统中的量子计算的实现

　　本质上来说NMR，就是原子核在磁场中的进动的。原子核在强磁场中，原子核的spin与强磁场受到的相互作用。就如同高速旋转的陀螺（原子核的spin）有一定角度的倾斜，虽然受到重力（强磁场）的力。但是并没有倒，反而是绕着竖直的轴在旋转，就这就是旋进或者进动。在NMR中，绕着竖直的轴的转动频率就是Larmorfrequencies。

　　现在就必须定量的分析一下原子核在强磁场中的Hamiltonian。其中有两个coupling的效应，一个叫做，magneticdipole-dipolecoupling，这个是相当于两个磁铁，磁场之间的相互作用。另一个是叫Jcoupling，这个是由于原子核的核外的电子云与另外一个原子核的核外电子云有overlapping。所以产生了相互影响。但是两种coupling都可以描述成一种形式，都用J来表示强度。

　　其中i和j是代表不同的原子核。w_0就是前面所说的Larmorfrequence。

　　现在的问题是，我们就是如何改变原子核的自旋方向的问题。如果再在水平方向上加入一个强磁场，的确是可以改变自旋的方向，第一，前面的强磁场已经很强了，很难做到水平方向磁场也强。第二，也不利于量子态的控制。所以人类的智慧就体现出来了，我们可以加一个很微弱的水平电磁场但是于我们要改变的Larmorfrequence是共振的，所以这样通过共振就可以慢慢改变其自旋的方向了。水平电磁场是RF-frequencyfield。这里我就直接给出RFfield的Hamiltonian，

　　这里，我们可以看到是由两个水平方向的电磁场控制（x，y方向）所以也控制了自旋在两个方向的变化。而且我们还可以看到，可以用3个变量进行控制，第一个是rf电磁场的频率，第二个是电磁场的作用时间，第三个是电磁场的相位（phase\phi）。就通过这3个变量组成一个控制pulse，然后可以由很多不同的pulse组成一系列的控制pulse。这样就可以十分精确的控制量子态了（也就是任意的单quantumgate了）。在NMR中，很明显原子核自旋上就qubit=|0>,自旋下就是qubit=|1>。

　　而且我就不说很多控制技巧了，比如shapedpulse，compositepulsecontrol。加上这些控制的技巧，错误率仅有0.1%或更低。那些说现在量子计算连单qubit也控制不好的，一看就知道是乱说的。

　　好啦。这个就是NMR中的量子计算原理。

　　最后，量子计算的小编想说的是，看到题主提到了纠缠态。纠缠态正如我一开始所说，纠缠不是量子计算的本质，量子计算的本质是相干。quantumrandomwalk中不含有任何的纠缠态在里面，但同样是通用的量子算法，quantumannealing也是一样，没有任何的纠缠态在里面，也是通用算法。量子纠缠的厉害用于量子通信上面。

6天前
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