量子计算机穷举法,量子计算机

有一些概念，原以为自己懂，结果别人一问，发现自己好像讲不清楚……比如，量子计算机、引力波等。事实证明，凡是你讲不清楚的，就是你还没真的懂。试着讲讲看，至少先把自己讲懂。

待整理。

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经典电子计算机

量子计算机

最小运算单元

比特bit，特定时刻有特定状态，要么是0，要么是1

量子比特qbit，0和1的叠加态

用求解一个问题的例子^[1]帮助理解：已知函数f(x)=y，求y=A时x=?

只知y=f(x)的运算规则，不知其逆运算x=f^-1 (y)的规则。只能用穷举法，一个一个试。如果x是N个bit，用穷举法要试2^n次。

量子比特就是赖子，就是未知数，直接把x代进操作，直接反解出y=g(x)，不管你x有多少个比特，只要算一次！就能给你算出来。意味着什么呢，意味着，你x有N个bit，我求解的速度就是你的2^N倍。

问题来了？量子计算机是怎么得到x=f^-1(y)的呢？————利用量子纠缠态。

其实量子计算机并没有解出这个算法本身，它也不知道x=f^-1(y)具体是怎么算出来的，但是它得到了装有这个算法的“黑盒子”。

量子bit

现有经典电子计算机的运算单元，一个比特在特定时刻只有特定的状态，要么0，要么1。而一个量子比特则是0和1的叠加态，因此N个量子比特的存储能力是N个经典比特的2的N次方倍，随N指数增长。对N个量子比特实行一次操作，其效果相当于对经典存储器进行2的N次方次操作，这就是量子计算机的巨大并行运算能力。

量子计算需要利用大量互相纠缠的量子比特才能实现。目前，国际前沿的实验成果中，可以操控的纠缠光子比特数已经达到十个，而未来实用化的量子计算体系需要同时操控几十乃至上百个量子比特，也就是说从“婴儿”到“成人”，量子计算还有很长的路要走。

不过这个“第一步”关键点的突破，已非易事。专家介绍，量子计算机并非要“包打天下”，而是着力于一些传统计算机难以解决的大规模计算难题；它也并非“十项全能”，而是在一些特殊的专用领域率先实现突破。

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