类似的，薛定谔有一个一系列讲座叫《What is life》。他在《生命是什么》里用物理思想诠释了自己对生命的理解。他把信息、负熵等思想（食物就是负熵）引入了生命科学，然后分子生物学（生命科学最重要的领域之一）诞生。】
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# 通俗易懂量子计算的原理

2018-05-154686

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简介：

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。

后来大家试了试才知道，原来真的可以这么玩。

【费曼还首先在Tiny Machine的课堂上首先提出了纳米科学这一个概念，他课堂的学生某种意义是人类第一批纳米科学家。然后又一个新领域诞生了。所以现在美国的纳米科学领域的奖叫做费曼纳米技术奖。

类似的，薛定谔有一个一系列讲座叫《What is life》。他在《生命是什么》里用物理思想诠释了自己对生命的理解。他把信息、负熵等思想（食物就是负熵）引入了生命科学，然后分子生物学（生命科学最重要的领域之一）诞生。】

这些行走在人类能力圈边缘的天才物理学家们总是有着这梦幻般的的创作力。所思所想皆对人类做出巨大贡献。

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。

关于物理部分，我直接上郭光灿院士的文章吧。他是我国量子光学的泰斗级人物。我自认为不会比他讲的更好。

【USTC物理的强大实力差不多有一半来自于潘建伟院士和郭光灿院士领导的量子物理领域。郭院士是一位非常和蔼的老人。我本科期间还向他请教过量子物理相关的问题。：）】

量子计算

【这部分就是最基本的原理了。关于基本原理，IT人士看这段应该就够了。】

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 R SA安全性的依据。采用现有计算机对数 N（二进制长度为 l ogN）做因子分解，其运算步骤（时间）随输入长度（ l ogN）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。在量子计算机面前，现有公开密钥 R SA体系将无密可保！

Shor的开创性工作有力地刺激了量子计算机和量子密码术的发展，成为量子信息科学发展的重要里程碑之一。

【第一个(有实用价值的)量子算法。】

【非常有用的 Grover 搜索算法。】

【上面是技术上的问题。】

最后我觉得必须要补充的是： 人类第一个商用量子计算机Dwave和另一个非常重要的算法——量子退火（说不定是目前为止最重要的量子算法）。

量子退火算法已经在超级计算机上被笨拙地模拟过了，下一步是拿到真正的量子计算机上运行。 Google和NASA合建的量子人工智能实验室用的就是这种计算机。

量子退火算法的提出者是西森教授。

【接下来的两年里应该会和导师经常去拜访他。：）】

但很可惜的是，Dwave并不是通用型量子计算机，只能运行量子退火（Quantum Annealing）算法这一种算法而已。因为它的构造就是为基于量子退火设计的，没办法做其他量子计算。

所以很多人并不觉得这是真正的量子计算机，只认为这是一种具有特定计算功能的量子结构。

不过量子退火算法实在是太有用了。所以Dwave还是很有吸引力的。找global minimum是机器学习等领域绕不开且相当费时一个过程。而量子退火可以极好地提速。

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量子退火算法是模拟退火算法的进阶。模拟退火算法用的是热力学的退火思想找minimum。而量子退火的中心思想是，量子力学的隧穿效应可以在寻找global minimum的时候更快地穿过局域极值点旁的势垒。

原文发布时间为：2017年10月25日

本文作者：Quartz010

本文来源： CSDN，如需转载请联系原作者。



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