量子計算機和物理學上的量子力學關係大嗎

時間 2021-08-30 09:04:32

1樓:

量子計算機和量子力學密切相關,前者就是基於後者的一個核心原理——態疊加原理。雖然物理學家們至今還在爭論一個巨集觀的實體,比如一個人,一棟樓等等,是否能處於一種多狀態疊加的情況,但毫無疑問的是,單個電子的確能同時處於多種狀態之中,這是無數實驗已經驗證了的。例如,一個原子中的一個電子可以處於基態,也可以處於激發態(基態與激發態可分別與二進位制中的0和1對應起來),用波長合適的光照射原子一個合適的時間長度,就可能使原子裡的電子處於基態與激發態這兩種狀態中每一種狀態各佔1/2概率的疊加態。

目前的計算機處理的是二進位制的「位」(bit),只有兩種狀態,0或1;而量子計算機則用「量子位」(qubit)來編碼和計算。一個量子位,可以是1,也可以是0,還可以同時是1與0的某種疊加狀態(由疊加權重的不同,這種疊加態理論上可以是無窮多的,但實際中很難調整權重,一般就是各佔一半的權重或說比例)。

計算機效能的一個重要指標是它內部所使用的開關的數量,它決定了計算機的儲存單元能有多少,基本上就是通常所說的記憶體有多少位。設想只有兩位記憶體的最簡計算機,它有4種可能的狀態:00、01、10、11。

如果這是傳統的計算機,那麼在任何一個確定的時刻,它只能處於上述4種狀態中的一種狀態裡。然而如果它是量子計算機,那麼兩個量子位都可以處於態疊加的狀態,因此它可以同時工作在上述所有的4種狀態中!就像4臺傳統的計算機並行地聯結在一起同時工作。

一般來說,一臺量子計算機能夠同時具有的狀態是2的以量子位為次數的乘冪。上段中,2個量子位,同時處於的狀態數就是2的2次方,是4;若是3個量子位,則同時狀態數是2^3=8……這是按指數規律爆增的數量!當一臺量子計算機由聯結在一起的10個量子位組成時,它的運算能力就相當於一臺具有2^10=1024個開關(位)所構成的傳統的計算機。

如果一臺量子計算機具有一個1000量子位的記憶體,那麼它工作起來就像具有2^1000=10^301位記憶體的一臺傳統計算機。10^301,1後邊301個0!這個數字比整個宇宙中全部粒子的數目還大得多!

亦即,即使把宇宙中所有粒子都利用起來製成一臺傳統的計算機,也遠遠抵不上這樣一臺量子計算機!當然,要使1000量子位都處於彼此關聯的可控的疊加態之中,要克服的困難實在還有太多!

2樓:匿名使用者

在量子計算機中,基本資訊單元(叫做一個量子位或者qubit,也叫做昆位元)不同於傳統計算機,並不是二進位制位而是按照性質四個一組組成的單元。qubit具有這種性質的直接原因是因為它遵循了量子動力學的規律,而量子動力學從本質上說完全不同於傳統物理學。qubit不僅能在相應於傳統計算機位的邏輯狀態0和1穩定存在,而且也能在相應於這些傳統位的混合或重疊狀態存在。

換句話說,qubit能作為單個的0或1存在,也可以同時既作為0也作為1,而且用數字係數代表了每種狀態的可能性。這種現象看起來和人的直覺不符,因為在人類的日常生活中發生的現象遵循的是傳統物理規律,而不是量子力學的規律,量子規律只統治原子級的世界。

廣義量子干涉原理可以利用多組分量子力學體系的廣義feynman積分表示,可以定量地計算。基於這個原理我們提出了一種新的計算機,波粒二象計算機,又稱為對偶計算機。在原理上對偶計算機超越了經典的計算機和現有的量子計算機。

在對偶計算機中,計算機的波函式被分成若干個子波並使其通過不同的路徑,在這些路徑上進行不同的量子計算門操作,而後這些子波重新合併產生干涉從而給出計算結果。除了量子計算機具有的量子平行性外,對偶計算機還具有對偶平行性。形象地說,對偶計算機是一臺通過多狹縫的運動著的量子計算機,在不同的狹縫進行不同的量子操作,實現對偶平行性。

目前已經建立起嚴格的對偶量子計算機的數學理論,為今後的進一步發展打下了基礎。

3樓:不忘匆匆那年

1關係大,量子計算機是基於量子干涉原理的新型計算機,實實在在利用了量子干涉現象,而不是僅僅在演算法模擬量子力學。不是炒作。這種計算實驗室好像裡已經有了。

2什麼超時空感應?舉個例子。一個裝置向a向b分別發射一個光子,其中一個左旋另一個右旋。

a的光子有左旋的概率也有右旋的概率。如果我們在a上得到了左旋的光子就知道b得到了右旋的光子(無限速度,但這不是傳遞資訊,不違背相對論)。

嚴格來說這並不能實現a和b兩地的通訊,因為a(或b)不能操縱b(或a)得到左旋還是右旋。但是b把它收到光子的左右旋狀態傳給a(有限速度)。如果一致,那麼就說明傳輸的過程中不存在干擾(就是說不存在竊聽)。

所以量子通訊並不能實現超光速通訊(**做錯無的宣傳是為了搶眼球,事實上超光速通訊違背相對論,而現在真正懂物理的都對相對論堅信不疑),量子通訊的關鍵是資訊不可能被竊取。

4樓:

量子計算機和量子力學關係大

目前計算機的發展,無非是晶片整合度越來越高,積體電路越來越小,或者說電路與電路越來越近。

但是根據量子力學中的隧道效應,當電路小到一定程度時,會不可避免地造成短路。

所以傳統計算機的發展到了瓶頸了。

量子計算機很早就有人提出。通過一種叫「量子計算」的方式,其速度理論上可以遠遠大於傳統計算機。量子計算可以參看3樓的答案。

早在十年前,ibm公司就用最最簡陋的量子計算方法分解了15的質因數。前年一家加拿大公司聲稱他們已經做出了現代量子計算機的雛形。

我們有理由相信,量子計算機離我們不遠了。

5樓:半邊黑桃探索未知

一提到量子一詞,你可能首先想到的就是量子力學中的各種理論,量子糾纏、薛定諤的貓等等,而正是得益於這些理論,量子計算機才具有了可能顛覆傳統計算機的強大能力。

6樓:匿名使用者

我猜測是根據 一種量子力學中的某些原理而衍生出來的 一種演算法。應用在計算機中。本質上沒聯絡。只是借個名字炒作吧。

7樓:匿名使用者

其他幫不了你,缺太多了,你去看看"上帝是在擲篩子嗎」(大概名稱)通俗量子物理史,然後看關於圖靈機的內容,接下去複習(薛定諤的貓)和光的衍射,最後麼看看國外原版的科幻**哈

8樓:匿名使用者

大自然當中不存在量子,因此計算機與量子力學無關。

我不懂計算機,但弄明白了「量子」問題。我想,當弄明白了量子為何物,量子與計算機之間的關係就水落石出了。普朗克對黑體輻射問題進行過研究,但他始終沒有真正發現事物的原理和本質。

為了「解決」問題,普朗克提出了量子或能量子說,這是量子說的出處。另一個是愛因斯坦,他對光電效應進行過研究,但他同樣也沒有真正地發現事物的原理和本質。為了「解決」問題的「方便」,愛因斯坦延續了普朗克的錯誤,他提出了光量子說。

量子有一個特徵,就是具有波粒二象性。波粒二象性是說,量子它是波又不是波,它是粒子又不是粒子,……你聽到的聲音和聞到的(氣味)東西沒有本質的區別……一些人以此為基礎建立了「量子力學」。你覺得量子力學很玄乎!

我對量子力學很無奈!與量子力學相關的問題太多了,既然量子不存在,那就沒有必要為此多浪費時間。……

天文物理學與量子力學有多大關係?

9樓:匿名使用者

以前回答過類似的問題(連結如下,當然時隔2個月我的理解也有變化了。。。也不知那個問題怎麼搞得,居然選了一個更加不符合實際情況的作為滿意答案。。。。好吧跑題了(╯﹏╰)), ctrl+c ctrl+v 並修改如下

宇宙學角度:

宇宙學研究方法現在又兩個層次,第一層是傳統的宇宙動力學+統計,還有一層是粒子宇宙學。後者的研究人員其實同時就是粒子物理學家。

僅僅從天體角度:

會有一些關係,但是到底有多大不好說,關鍵看你面臨的問題。一點量子都不懂還是能搞懂一部分天體知識的,當然想全部搞懂的話肯定要有量子力學知識。

簡單舉例:比如錢德拉塞卡極限(看一個天體會不會變成白矮星的臨界質量)和奧本海默極限(看一個天體能否變成黑洞的臨界質量)就是用量子理論算出來的。沒有量子知識,就不懂費米統計,不懂費米統計,就不懂簡併壓,就不會算錢德拉塞卡極限;奧本海默極限就更深入了,奧本海默得到的結果也只不過是個估算,因為涉及量子色動力學(qcd),計算相當複雜。

10樓:匿名使用者

量子力學主要用來研究微尺度的,當然微觀是組成巨集觀的必然條件,所以量子力學可以用來研究宇宙中很多天體運動,形成和死亡時伴隨的微粒爆發和各種射線,波等

11樓:

當天文物理學家探索大**初期、黑洞的時候,相對論失效,需要使用量子力學。

12樓:晰晰妮妮

天文物理學的最新成果即廣義相對論,主要以宇宙尺度為研究物件,量子力學針對於微觀粒子結構尺度,二者在物理的基礎原理方面存在爭議,目前還很難同一,這方面的主要努力成果就是量子場論裡邊的弦理論,已經取得一些令人鼓舞的結果。

經典物理學和量子物理學的關係

量子計算機為什麼叫量子啊?它和量子有什麼關係啊?

13樓:合格的給個

量子計算機(quantum computer)是一類遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、儲存及處理量子資訊的物理裝置.當某個裝置處理和計算的是量子資訊,執行的是量子演算法時,它就是量子計算機.

「一旦哪個瘋子發明出來量子計算機,他就可以攻破所有的密碼.」如果量子計算機出現,我們目前自以為安全的一切將不堪一擊.那將是一個超級神偷,可以偷走現代文明中人們賴以生存的一切——銀行存款、網路資訊.

它也足夠衝破軍事或安全系統,調轉導彈的軌道,令整個國家陷入混亂與災難.因此,沒有人敢懈怠,「這並不是一項杞人憂天的研究.所有的防禦必須出現在進攻之前.

14樓:半邊黑桃探索未知

一提到量子一詞,你可能首先想到的就是量子力學中的各種理論,量子糾纏、薛定諤的貓等等,而正是得益於這些理論,量子計算機才具有了可能顛覆傳統計算機的強大能力。

為什麼說量子力學將我們帶入了計算機時代

15樓:半邊黑桃探索未知

一提到量子一詞,你可能首先想到的就是量子力學中的各種理論,量子糾纏、薛定諤的貓等等,而正是得益於這些理論,量子計算機才具有了可能顛覆傳統計算機的強大能力。

16樓:匿名使用者

我們研究一下計算機的主要組成部分,就不難發現是量子力學將我們帶人了計算機時代。你的理解是對的,在量子力學的指導下才能生產出cpu、記憶體、主機板等電子元件。

量子力學和粒子物理學有什麼區別,哪一個與四大基本作用力和絃理論聯絡大

17樓:上海虹橋醫院

量子力copy學是研究物質

世界微觀粒bai子運動規律du的物理學分支,主zhi要研究原子、分子、凝dao聚態物質,以及原子核和基本粒子的結構、性質的基礎理論它與相對論一起構成現代物理學的理論基礎。量子力學不僅是現代物理學的基礎理論之一,而且在化學等學科和許多近代技術中得到廣泛應用。

粒子物理學,又稱為高能物理學,它是研究比原子核更深層次的微觀世界中物質的結構、性質,和在很高能量下這些物質相互轉化及其產生原因和規律的物理學分支。粒子物理學同時又是粒子量子化的粒子物理的大統一。

關係都不太大,都是微觀的

美法學者因量子力學研究獲諾貝爾物理學獎

大家覺得現在人的素質是不是在提高?中國知識分子只會在進口硬體平臺 軟體平臺 科技體系 意思形態基礎上拼湊科技快餐 系統整合,已經被西方國家替換了基本技能 廢了基本功,是淪為 文化 商品 科技的殖0民地。消費水平提高了,揮霍慾望沒有任何約束而極度膨脹,基礎工業被破壞了,集體道德淪喪了。是吞0噬全國資源...

量子物理學關於「量子場」的理論是對物質有與傳統不同的定義嗎

在經典物理學中,粒子 和 場 是兩個不同的概念 它們涉及不同的現象,並分別用於描述分立性和連續性。一個系統可能包含巨大數量的粒子,例如氣體中的分子,但只要它們是可數的,基本理論就是經典力學。但如果一個系統的變數是不可數的,如電場強度,則基本理論就是所謂的場論。也就是說經典場是用數學方法所描述的一系列...

原子物理屬不屬於量子力學的分支?

量子力學 quantum mechanics 是研究微觀粒子的運動規律的物理學分支學科,它主要研究原子 分子 凝聚態物質,以及原子核和基本粒子的結構 性質的基礎理論,它與相對論一起構成了現代物理學的理論基礎。量子力學不僅是近代物理學的基礎理論之一,而且在化學等有關學科和許多近代技術中也得到了廣泛的應...