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量子计算入门

发布时间:2025年10月18日

量子计算利用量子力学原理,在某些问题上提供超越经典计算机的计算能力。

与经典比特只能为 0 或 1 不同,量子比特可以处于叠加态(同时为 0 和 1)。

|ψ⟩ = α|0⟩ + β|1⟩

其中 |α|² 和 |β|² 分别表示测量得到 0 或 1 的概率。

两个或多个量子比特之间可以建立纠缠关系,对其中一个的测量会瞬间影响另一个的状态。

量子门是对量子比特的基本操作:

  • Hadamard 门:创建叠加态
  • CNOT 门:受控非门,创建纠缠
  • Pauli 门:X、Y、Z 旋转门

在量子计算机上可以指数级加速大整数分解,威胁现有 RSA 加密体系。

对无序数据库的搜索实现平方级加速。

阶段状态
NISQ 时代含噪声的中等规模量子处理器
纠错码表面码等量子纠错技术
应用探索量子化学、优化问题、机器学习
  • Google:Sycamore 处理器
  • IBM:超过 1000 量子比特的处理器
  • 中国:九章光量子计算机