幺正演算法

㈠ 我在三體裡面看到人的靈魂是呈現量子態的，但是這個在量子理論裡面有相關的依據嗎。

對於傳統的計算機來說，1個bit是信息的最小單位。它要麼是0，要麼是1，對應於電路的開或關。假如一台計算機讀入了10個bits的信息，那相當於說它讀入了一個10位的2進制數(比方說1010101010)，這個數的每一位都是一個確定的0或者1。這在人們看來，似乎是理所當然的。
但是，接下來就讓我們進入神奇的量子世界。一個bit是信息流中的最小單位，這看起來正如一個量子！我們回憶一下走過的路上所見到的那些奇怪景象，量子論最叫人困惑的是什麼呢？是不確定性。我們無法肯定地指出一個電子究竟在哪裡，我們不知道它是通過了左縫還是右縫，我們不知道薛定諤的貓是死了還是活著。根據量子論的基本方程，所有的可能性都是線性疊加在一起的！電子同時通過了左和右兩條縫，薛定諤的貓同時活著和死了。只有當實際觀測它的時候，上帝才隨機地擲一下骰子，告訴我們一個確定的結果，或者他老人家不擲骰子，而是把我們投影到兩個不同的宇宙中去。
大家不要忘記，我們的電腦也是由微觀的原子組成的，它當然也服從量子定律(事實上所有的機器肯定都是服從量子論的，只不過對於傳統的機器來說，它們的工作原理並不主要建立在量子效應上)。假如我們的信息由一個個電子來傳輸，我們規定，當一個電子是「左旋」的時候，它代表了0，當它是「右旋」的時候，則代表1(通常我們會以「上」和「下」來表示自旋方向，不過可能有讀者會對「上旋」感到困惑，我們換個稱呼，這無所謂)。現在問題來了，當我們的電子到達時，它是處於量子疊加態的。這豈不是說，它同時代表了0和1？
這就對了，在我們的量子計算機里，一個bit不僅只有0或者1的可能性，它更可以表示一個0和1的疊加！一個「比特」可以同時記錄0和1，我們把它稱作一個「量子比特」(qubit)。假如我們的量子計算機讀入了一個10bits的信息，所得到的就不僅僅是一個10位的二進制數了，事實上，因為每個bit都處在0和1的疊加態，我們的計算機所處理的是2^10個10位數的疊加！
換句話說，同樣是讀入10bits的信息，傳統的計算機只能處理1個10位的二進制數，而如果是量子計算機，則可以同時處理2^10個這樣的數！
利用量子演化來進行某種圖靈機式的計算早在70年代和80年代初便由Bennett，Benioff等人進行了初步的討論。到了1982年，那位極富傳奇色彩的美國物理學家理查德?費因曼(Richard Feynman)注意到，當我們試圖使用計算機來模擬某些物理過程，例如量子疊加的時候，計算量會隨著模擬對象的增加而指數式地增長，以致使得傳統的模擬很快變得不可能。費因曼並未因此感到氣餒，相反，他敏銳地想到，也許我們的計算機可以使用實際的量子過程來模擬物理現象！如果說模擬一個「疊加」需要很大的計算量的話，為什麼不用疊加本身去模擬它呢？每一個疊加都是一個不同的計算，當所有這些計算都最終完成之後，我們再對它進行某種幺正運算，把一個最終我們需要的答案投影到輸出中去。費因曼猜想，這在理論上是可行的，而他的確猜對了！
1985年，我們那位在埃弗萊特的諄諄教導和多宇宙論的熏陶下成長起來的大衛?德義奇閃亮登場了。他仿照圖靈當年走的老路子，成功地證明了，一台普適的量子計算機是可能的。所謂「普適機」(universal machine)的概念可能對大家有點陌生以及令人困惑，它可以回到圖靈那裡，其基本思想是，存在某種圖靈機，把一段指令編成合適的編碼對其輸入，可以令這台機器模擬任何圖靈機的行為。我無意在這里過於深入細節，因為那是相當費腦筋的事情，雖然其中的數學一點也不復雜。如果各位有興趣深入探索的話可以參閱一些介紹圖靈工作的文章(我個人還是比較推薦彭羅斯的《皇帝新腦》)，在這里各位所需要了解的無非是：我們聰明睿智的德義奇先生證明了一件事，那就是我們理論上可以建造一種機器，它可以模擬任何特殊量子計算機的過程，從而使得一切形式的量子計算成為可能。傳統的電腦處理信息流的時候用到的是所謂的「布爾邏輯門」(Boolean Logic Gate)，比如AND，OR，NOT，XOR等等。在量子計算機中只需把它們換成相應的量子邏輯門即可。
說了那麼多，一台量子計算機有什麼好處呢？
德義奇證明，量子計算機無法實現超越演算法的任務，也就是說，它無法比普通的圖靈機做得更多。從某種確定的意義上來說，量子計算機也是一種圖靈機。但和傳統的機器不同，它的內態是不確定的，它同時可以執行多個指向下一階段的操作。如果把傳統的計算機稱為決定性的圖靈機(Deterministic Turing Machine, DTM)，量子計算機則是非決定性的圖靈機(NDTM)。德義奇同時證明，它將具有比傳統的計算機大得多的效率。用術語來講，執行同一任務時它所要求的復雜性(complexity)要低得多。理由是顯而易見的，量子計算機執行的是一種並行計算，正如我們前面舉的例子，當一個10bits的信息被處理時，量子計算機實際上操作了2^10個態！

㈡ 什麼是幺正算符

逆算符等於其轉置共軛算符的算符稱為幺正算符(U^-1=U+)，而厄米算符本身就等於其轉置共軛算符(A=Ã*=A+)。
量子力學中的表象變換就是幺正變換，對於不同表象中的力學量厄米算符，一般有關系：
A'=UAU+=UAU^-1

㈢ 量子通訊是如何進行的和量子計算機是怎麼一回事

量子通訊是利用量子糾纏效應進行信息傳遞的一種新型的通訊方式。
量子離物傳態(又稱量子隱形傳態）是這種新型的通訊方式的原理演示。由於量子糾纏代表的關聯依賴於對兩個糾纏的粒子之一測量什麼，直接通過量子糾纏不能傳遞物體的全部信息。但是，我們卻可以設想這樣的量子通訊過程：將某物體待傳遞量子態的信息分成經典和量子兩個部分，它們分別經由經典通道和量子通道傳送給接收者。經典信息是發送者對原物進行某種測量而提取的，量子信息是發送者在測量中未提取的大量信息；接收者在獲得這兩種信息後，就可以制備出原來量子態的完全復製品。該過程中傳送的僅僅是該物體的量子態，而不是該物體本身。發送者甚至可以對這個待傳量子態一無所知，而接收者則能將他持有的粒子處於原物體的量子態上。
利用這種量子糾纏特性，Bennet和其他5位來自不同國家的科學家等在1993年提出了演示這種量子通訊的量子離物傳態（Teleportation）方案：通過在經典信道中送2個比特的信息破壞空間某點的量子態，可以在空間不同點制備出一個相同的量子態. 要指出的是，通常的離物傳態（Teleportation）描述了這樣一種奇妙的、有點象科幻小說的場景：某人突然消失掉，而在遠處莫明其妙地顯現出來。 Bennet等人的量子離物傳態方案具體描述如下：
設想Bob要將他持有的粒子B的未知量子態|u>=a|0>+b|1> 傳給遠方的持有粒子A 的Alice. 他可以操控他持有的粒子B和由BBO型量子糾纏源分發給來的粒子S。由於量子糾纏源產生了粒子A和粒子S的量子糾纏態|ERP>, Bob對粒子B和粒子S的聯合測量結果（依賴於對A和S的4個Bell基的區分），會導致Alice持有的粒子A塌縮到一個與|u>相聯系的狀態|u』>=W|u> 上, 其中幺正變換W 完全由Bob對粒子A和粒子S的聯合測量結果的2個比特經典信息決定，而與待傳的未知量子態無關。 Bob將即己測到的結果，通過經典通道（打電話、發傳真或 e-mail等）告訴Alice。遠方的Alice 就知道粒子A已經塌縮到|u』>上.選取合適的么正變換W+ , Alice便可以將粒子A制備在|u>上了。
量子計算機
從原理上講, 經典計算可以被描述為對輸入信號序列按一定演算法進行變換(邏輯門操作)的物理過程。基於經典比特的非0即1的確定特徵，經典演算法是通過經典計算機(或經典圖靈機)的內部邏輯電路加以實現的.而量子計算，則是基於量子比特的既 |0> 又 |1>相干疊加特徵，對可由量子疊加態描述的輸入信號,根據量子的演算法要求，進行叫做「量子邏輯門操作」的幺正變換. 這是一個被人為控制的、以輸入態為初態的量子物理演化過程。對末態— 輸出態進行量子測量，給出量子計算的結果. 顧名思義，所謂的量子計算機(quantum computer) 就是實現這種量子計算過程的機器。
量子計算機的概念最早源於二十世紀六、七十年代對克服能耗問題的可逆計算機的研究.計算機晶元的發熱，影響晶元的集成度，從而大大限制了計算機的運行速度. Landauer 關於「能耗產生於計算過程中的不可逆操作」的發現表明，雖然物理原理並沒有限制能耗的下限，但必須將不可逆操作改造為可逆操作，才能大大提高晶元的集成度。直觀地說，當電路集成密度很大時，Δx很小時，Δp就會很大，電子不再被束縛，就會出現量子物理所描述的量子干涉效應，從而破壞傳統計算機晶元的功能。對於現有的傳統計算機技術，量子力學的限制似乎是一個不可逾越的障礙。只有量子力學中的幺正變換，才能真正地實現可逆操作。從理論觀念的角度講，量子計算的想法與美國著名物理學家R. Feynman 「不可能用傳統計算機全面模擬量子力學過程」的看法直接相關。在此基礎上，1985年，英國牛津大學的D. Deutsch初步闡述了量子圖靈機的概念，並且指出了量子圖靈機可能比經典圖靈機具有更強大的功能。1995年，Shor提出了大數因子化量子演算法,並有其他人演示了量子計算在冷卻離子系統中實現的可能性，量子計算機的研究才變成物理學家、計算機專家和數學家共同關心的交叉領域研究課題。
量子並行性是量子計算的關鍵所在。顯而易見，描述有2個比特的量子計算機,需要4個系數數字；描述n個量子比特的量子計算機就需要2n個系數數字。例如，如果n等於50，那就需要大約1015個數來描述量子計算機的所有可能狀態。雖然n增大時所有可能狀態的數目將迅速變成一個很大的集合，但由於態疊加原理，量子計算機操作—幺正變換能夠對處於疊加態的所有分量同時進行。這就是所謂的量子並行性。由於這一奇妙的內稟並行性，一台量子計算機僅僅靠一個處理器就能夠很自然地同時進行非常多的運算。典型的量子計算有Shor的大數因子化和Grover的資料庫量子搜索。

㈣ 什麼是量子計算機

量子計算機是一類遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。當某個裝置處理和計算的是量子信息，運行的是量子演算法時，它就是量子計算機。量子計算機的概念源於對可逆計算機的研究。研究可逆計算機的目的是為了解決計算機中的能耗問題。

20世紀60年代至70年代，人們發現能耗會導致計算機中的晶元發熱，極大地影響了晶元的集成度，從而限制了計算機的運行速度。研究發現，能耗來源於計算過程中的不可逆操作。那麼，是否計算過程必須要用不可逆操作才能完成呢？問題的答案是：所有經典計算機都可以找到一種對應的可逆計算機，而且不影響運算能力。既然計算機中的每一步操作都可以改造為可逆操作，那麼在量子力學中，它就可以用一個幺正變換來表示。早期量子計算機，實際上是用量子力學語言描述的經典計算機，並沒有用到量子力學的本質特性，如量子態的疊加性和相乾性。在經典計算機中，基本信息單位為比特，運算對象是各種比特序列。與此類似，在量子計算機中，基本信息單位是量子比特，運算對象是量子比特序列。所不同的是，量子比特序列不但可以處於各種正交態的疊加態上，而且還可以處於糾纏態上。這些特殊的量子態，不僅提供了量子並行計算的可能，而且還將帶來許多奇妙的性質。與經典計算機不同，量子計算機可以做任意的幺正變換，在得到輸出態後，進行測量得出計算結果。因此，量子計算對經典計算作了極大的擴充，在數學形式上，經典計算可看作是一類特殊的量子計算。量子計算機對每一個疊加分量進行變換，所有這些變換同時完成，並按一定的概率幅疊加起來，給出結果，這種計算稱作量子並行計算。除了進行並行計算外，量子計算機的另一重要用途是模擬量子系統，這項工作是經典計算機無法勝任的。

無論是量子並行計算還是量子模擬計算，本質上都是利用了量子相乾性。遺憾的是，在實際系統中量子相乾性很難保持。在量子計算機中，量子比特不是一個孤立的系統，它會與外部環境發生相互作用，導致量子相乾性的衰減，即消相干。因此，要使量子計算成為現實，一個核心問題就是克服消相干。而量子編碼是迄今發現的克服消相干最有效的方法。主要的幾種量子編碼方案是：量子糾錯碼、量子避錯碼和量子防錯碼。量子糾錯碼是經典糾錯碼的類比，是目前研究的最多的一類編碼，其優點為適用范圍廣，缺點是效率不高。

迄今為止，世界上還沒有真正意義上的量子計算機。但是，世界各地的許多實驗室正在以巨大的熱情追尋著這個夢想。如何實現量子計算，方案並不少，問題是在實驗上實現對微觀量子態的操縱確實太困難了。目前已經提出的方案主要利用了原子和光腔相互作用、冷阱束縛離子、電子或核自旋共振、量子點操縱、超導量子干涉等。現在還很難說哪一種方案更有前景，只是量子點方案和超導約瑟夫森結方案更適合集成化和小型化。將來也許現有的方案都派不上用場，最後脫穎而出的是一種全新的設計，而這種新設計又是以某種新材料為基礎，就像半導體材料對於電子計算機一樣。研究量子計算機的目的不是要用它來取代現有的計算機。量子計算機使計算的概念煥然一新，這是量子計算機與其他計算機如光計算機和生物計算機等的不同之處。量子計算機的作用遠不止是解決一些經典計算機無法解決的問題。

㈤ 量子計算機有什麼技術難點

量子計算機的技術難點有：

1、量子消相干

量子計算的相乾性是量子並行運算的精髓，但在實際情況下，量子比特會受到外界環境的作用與影響，從而產生量子糾纏。量子相乾性極易受到量子糾纏的干擾，導致量子相乾性降低，也就是所謂的消相干現象。實際的應用中，無法避免量子比特與外界的接觸，量子的相乾性也就不易得到保持。所以，量子消相干問題是目前需要解決的重要問題之一，它的解決將在一定程度上影響著量子計算機未來的發展道路。

2、量子糾纏

量子作為最小的顆粒，遵守量子糾纏規律。即使在空間上，量子之間可能是分開的，但是量子間的相互影響是無法避免的。介於此，量子糾纏技術被聯想到量子信息的傳遞領域。在一定意義上，利用量子之間飛快的交流速度從而實現信息的傳遞。

3、量子並行計算

量子計算機獨特的並行計算是經典計算機無法比擬的重要的一點。同樣是一個n位的存儲器，經典計算機存儲的結果只有一個。但是量子計算機存儲的結果可達2n。其並行計算不僅在存儲容量上遠超越了後者，而且讀取速度快，多個讀取和計算可同時進行。正是量子並行計算的重要性，它的有效應用也成為了量子計算機發展的關鍵之一。

4、量子不可克隆

量子不可克隆性，是指任何未知的量子態不存在復制的過程，既然要保持量子態不變，則不存在量子的測量，也就無法實現復制。對於量子計算機來說，無法實現經典計算機的糾錯應用以及復制功能。

(5)幺正演算法擴展閱讀：

量子計算機的原理：

1、量子比特

經典計算機信息的基本單元是比特，比特是一種有兩個狀態的物理系統，用0與1表示。在量子計算機中，基本信息單位是量子比特（qubit），用兩個量子態│0>和│1>代替經典比特狀態0和1。量子比特相較於比特來說，有著獨一無二的存在特點，它以兩個邏輯態的疊加態的形式存在，這表示的是兩個狀態是0和1的相應量子態疊加。

2、態疊加原理

現代量子計算機模型的核心技術便是態疊加原理，屬於量子力學的一個基本原理。一個體系中，每一種可能的運動方式就被稱作態。在微觀體系中，量子的運動狀態無法確定，呈現統計性，與宏觀體系確定的運動狀態相反。量子態就是微觀體系的態。

3、量子糾纏

量子糾纏：當兩個粒子互相糾纏時，一個粒子的行為會影響另一個粒子的狀態，此現象與距離無關，理論上即使相隔足夠遠，量子糾纏現象依舊能被檢測到。因此，當兩粒子中的一個粒子狀態發生變化，即此粒子被操作時，另一個粒子的狀態也會相應的隨之改變。

4、量子並行原理

量子並行計算是量子計算機能夠超越經典計算機的最引人注目的先進技術。量子計算機以指數形式儲存數字，通過將量子位增至300個量子位就能儲存比宇宙中所有原子還多的數字，並能同時進行運算。函數計算不通過經典循環方法，可直接通過幺正變換得到，大大縮短工作損耗能量，真正實現可逆計算。

㈥ 經典計算機和量子計算機有什麼區別

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、存儲及處理量子信息的物理裝置。當某個裝置處理和計算的是量子信息，運行的是量子演算法時，它就是量子計算機。
經典計算機：
要說清楚量子計算，首先看經典計算機。經典計算機從物理上可以被描述為對輸入信號序列按一定演算法進行變換的機器，其演算法由計算機的內部邏輯電路來實現。
1.其輸入態和輸出態都是經典信號，用量子力學的語言來描述，也即是：其輸入態和輸出態都是某一力學量的本徵態。如輸入二進制序列0110110，用量子記號，即|0110110>。所有的輸入態均相互正交。對經典計算機不可能輸入如下疊加態：C1|0110110
>+
C2|1001001>。
2.經典計算機內部的每一步變換都演化為正交態，而一般的量子變換沒有這個性質，因此，經典計算機中的變換（或計算）只對應一類特殊集。
量子計算機：
量子計算機的輸入用一個具有有限能級的量子系統來描述，如二能級系統（稱為量子比特（qubits）），量子計算機的變換（即量子計算）包括所有可能的幺正變換。
1.量子計算機的輸入態和輸出態為一般的疊加態，其相互之間通常不正交；
2量子計算機中的變換為所有可能的幺正變換。得出輸出態之後，量子計算機對輸出態進行一定的測量，給出計算結果。
由此可見，量子計算對經典計算作了極大的擴充，經典計算是一類特殊的量子計算。量子計算最本質的特徵為量子疊加性和量子相乾性。量子計算機對每一個疊加分量實現的變換相當於一種經典計算，所有這些經典計算同時完成，量子並行計算。

㈦ 現代最先進的計算機是什麼

量子計算機

量子計算機是一類遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。當某個裝置處理和計算的是量子信息，運行的是量子演算法時，它就是量子計算機。量子計算機的概念源於對可逆計算機的研究。研究可逆計算機的目的是為了解決計算機中的能耗問題。

量子計算機的特點主要有運行速度較快、處置信息能力較強、應用范圍較廣等。與一般計算機比較起來,信息處理量愈多，對於量子計算機實施運算也就愈加有利,也就更能確保運算具備精準性。

(7)幺正演算法擴展閱讀

量子計算原理——態疊加原理

把量子考慮成磁場中的電子。電子的旋轉可能與磁場一致，稱為上旋轉狀態，或者與磁場相反，稱為下旋狀態。如果我們能在消除外界影響的前提下，用一份能量脈沖能將下自旋態翻轉為上自旋態；

那麼，我們用一半的能量脈沖，將會把下自旋狀態制備到一種下自旋與上自旋疊加的狀態上（處在每種狀態上的幾率為二分之一）。對於n個量子比特而言，它可以承載2的n次方個狀態的疊加狀態。而量子計算機的操作過程被稱為幺正演化，幺正演化將保證每種可能的狀態都以並行的方式演化。

㈧ 量子計算機的演算法理論

量子計算機在1980年代多處於理論推導狀態。1994年彼得·秀爾（Peter Shor）提出量子質因子分解演算法後，因其對於通行於銀行及網路等處的RSA加密演算法可以破解而構成威脅之後，量子計算機變成了熱門的話題，除了理論之外，也有不少學者著力於利用各種量子系統來實現量子計算機。
半導體靠控制集成電路來記錄及運算信息，量子計算機則希望控制原子或小分子的狀態，記錄和運算信息。 1994年，貝爾實驗室的專家彼得·秀爾（Peter Shor）證明量子計算機能做出離散對數運算[11]，而且速度遠勝傳統計算機。因為量子不像半導體只能記錄0與1，可以同時表示多種狀態。如果把半導體比成單一樂器，量子計算機就像交響樂團，一次運算可以處理多種不同狀況，因此，一個40比特的量子計算機，就能在很短時間內解開1024位計算機花上數十年解決的問題。 量子計算機，顧名思義，就是實現量子計算的機器。是一種使用量子邏輯進行通用計算的設備。不同於電子計算機（或稱傳統電腦），量子計算用來存儲數據的對象是量子比特，它使用量子演算法來進行數據操作。
要說清楚量子計算，首先看經典計算機。經典計算機從物理上可以被描述為對輸入信號序列按一定演算法進行變換的機器，其演算法由計算機的內部邏輯電路來實現。
1.其輸入態和輸出態都是經典信號，用量子力學的語言來描述，也即是：其輸入態和輸出態都是某一力學量的本徵態。如輸入二進制序列0110110，用量子記號，即|0110110>。所有的輸入態均相互正交。對經典計算機不可能輸入如下疊加態：C1|0110110 >+ C2|1001001>。
2.經典計算機內部的每一步變換都演化為正交態，而一般的量子變換沒有這個性質，因此，經典計算機中的變換（或計算）只對應一類特殊集。
相應於經典計算機的以上兩個限制，量子計算機分別作了推廣。量子計算機的輸入用一個具有有限能級的量子系統來描述，如二能級系統（稱為量子比特（qubits）），量子計算機的變換（即量子計算）包括所有可能的幺正變換。
1.量子計算機的輸入態和輸出態為一般的疊加態，其相互之間通常不正交；
2量子計算機中的變換為所有可能的幺正變換。得出輸出態之後，量子計算機對輸出態進行一定的測量，給出計算結果。
由此可見，量子計算對經典計算作了極大的擴充，經典計算是一類特殊的量子計算。量子計算最本質的特徵為量子疊加性和量子相乾性。量子計算機對每一個疊加分量實現的變換相當於一種經典計算，所有這些經典計算同時完成，量子並行計算。
無論是量子並行計算還是量子模擬計算，本質上都是利用了量子相乾性。遺憾的是，在實際系統中量子相乾性很難保持。在量子計算機中，量子比特不是一個孤立的系統，它會與外部環境發生相互作用，導致量子相乾性的衰減，即消相干（也稱「退相干」）。因此，要使量子計算成為現實，一個核心問題就是克服消相干。而量子編碼是迄今發現的克服消相干最有效的方法。主要的幾種量子編碼方案是：量子糾錯碼、量子避錯碼和量子防錯碼。量子糾錯碼是經典糾錯碼的類比，是目前研究的最多的一類編碼，其優點為適用范圍廣，缺點是效率不高。
正如大多數人所了解的，量子計算機在密碼破解上有著巨大潛力。當今主流的非對稱（公鑰）加密演算法，如RSA加密演算法，大多數都是基於於大整數的因式分解或者有限域上的離散指數的計算這兩個數學難題。他們的破解難度也就依賴於解決這些問題的效率。傳統計算機上，要求解這兩個數學難題，花費時間為指數時間（即破解時間隨著公鑰長度的增長以指數級增長），這在實際應用中是無法接受的。而為量子計算機量身定做的秀爾演算法可以在多項式時間內（即破解時間隨著公鑰長度的增長以k次方的速度增長，其中k為與公鑰長度無關的常數）進行整數因式分解或者離散對數計算，從而為RSA、離散對數加密演算法的破解提供可能。但其它不是基於這兩個數學問題的公鑰加密演算法，比如橢圓曲線加密演算法，量子計算機還無法進行有效破解 。
針對對稱（私鑰）加密，如AES加密演算法，只能進行暴力破解，而傳統計算機的破解時間為指數時間，更准確地說，是 ，其中 為密鑰的長度。而量子計算機可以利用Grover演算法進行更優化的暴力破解，其效率為 ，也就是說，量子計算機暴力破解AES-256加密的效率跟傳統計算機暴力破解AES-128是一樣的。
更廣泛而言，Grover演算法是一種量子資料庫搜索演算法，相比傳統的演算法，達到同樣的效果，它的請求次數要少得多。對稱加密演算法的暴力破解僅僅是Grover演算法的其中一個應用。
在利用EPR對進行量子通訊的實驗中科學家發現，只有擁有EPR對的雙方才可能完成量子信息的傳遞，任何第三方的竊聽者都不能獲得完全的量子信息，正所謂解鈴還需系鈴人，這樣實現的量子通訊才是真正不會被破解的保密通訊。
此外量子計算機還可以用來做量子系統的模擬，人們一旦有了量子模擬計算機，就無需求解薛定諤方程或者採用蒙特卡羅方法在經典計算機上做數值計算，便可精確地研究量子體系的特徵。

㈨ 量子計算機工作原理

量子計算機的工作原理：

量子計算機是一種基於量子理論而工作的計算機。追根溯源，是對可逆機的不斷探索促進了量子計算機的發展。量子計算機裝置遵循量子計算的基本理論，處理和計算的是量子信息，運行的是量子演算法。1981年，美國阿拉貢國家實驗室的Paul Benioff最早提出了量子計算的基本理論。

1、量子比特

經典計算機信息的基本單元是比特，比特是一種有兩個狀態的物理系統，用0與1表示。在量子計算機中，基本信息單位是量子比特（qubit），用兩個量子態│0>和│1>代替經典比特狀態0和1。量子比特相較於比特來說，有著獨一無二的存在特點，它以兩個邏輯態的疊加態的形式存在，這表示的是兩個狀態是0和1的相應量子態疊加。

2、態疊加原理

現代量子計算機模型的核心技術便是態疊加原理，屬於量子力學的一個基本原理。一個體系中，每一種可能的運動方式就被稱作態。在微觀體系中，量子的運動狀態無法確定，呈現統計性，與宏觀體系確定的運動狀態相反。量子態就是微觀體系的態。

3、量子糾纏

量子糾纏：當兩個粒子互相糾纏時，一個粒子的行為會影響另一個粒子的狀態，此現象與距離無關，理論上即使相隔足夠遠，量子糾纏現象依舊能被檢測到。因此，當兩粒子中的一個粒子狀態發生變化，即此粒子被操作時，另一個粒子的狀態也會相應的隨之改變。

4、量子並行原理

量子並行計算是量子計算機能夠超越經典計算機的最引人注目的先進技術。量子計算機以指數形式儲存數字，通過將量子位增至300個量子位就能儲存比宇宙中所有原子還多的數字，並能同時進行運算。函數計算不通過經典循環方法，可直接通過幺正變換得到，大大縮短工作損耗能量，真正實現可逆計算。

(9)幺正演算法擴展閱讀：

量子計算機的難點：

1、量子消相干

量子計算的相乾性是量子並行運算的精髓，但在實際情況下，量子比特會受到外界環境的作用與影響，從而產生量子糾纏。量子相乾性極易受到量子糾纏的干擾，導致量子相乾性降低，也就是所謂的消相干現象。實際的應用中，無法避免量子比特與外界的接觸，量子的相乾性也就不易得到保持。所以，量子消相干問題是目前需要解決的重要問題之一，它的解決將在一定程度上影響著量子計算機未來的發展道路。

2、量子糾纏

量子作為最小的顆粒，遵守量子糾纏規律。即使在空間上，量子之間可能是分開的，但是量子間的相互影響是無法避免的。介於此，量子糾纏技術被聯想到量子信息的傳遞領域。在一定意義上，利用量子之間飛快的交流速度從而實現信息的傳遞。

3、量子並行計算

量子計算機獨特的並行計算是經典計算機無法比擬的重要的一點。同樣是一個n位的存儲器，經典計算機存儲的結果只有一個。但是量子計算機存儲的結果可達2n。其並行計算不僅在存儲容量上遠超越了後者，而且讀取速度快，多個讀取和計算可同時進行。正是量子並行計算的重要性，它的有效應用也成為了量子計算機發展的關鍵之一。

4、量子不可克隆

量子不可克隆性，是指任何未知的量子態不存在復制的過程，既然要保持量子態不變，則不存在量子的測量，也就無法實現復制。對於量子計算機來說，無法實現經典計算機的糾錯應用以及復制功能。

㈩ 量子計算含義

量子計算機是一種使用量子邏輯進行通用計算的設備。 通用的量子計算機，其理論模型是用量子力學規律重新詮釋的通用圖靈機。從可計算的問題來看，量子計算機只能解決傳統計算機所能解決的問題，但是從計算的效率上，由於量子力學疊加性的存在，目前某些已知的量子演算法在處理問題時，速度要快於傳統的通用計算機。

量子力學態疊加原理使得量子信息單元的狀態可以處於多種可能性的疊加狀態，從而導致量子信息處理從效率上相比於經典信息處理具有更大潛力。普通計算機中的2位寄存器在某一時間僅能存儲4個二進制數（00、01、10、11）中的一個，而量子計算機中的2位量子位（qubit）寄存器可同時存儲這四種狀態的疊加狀態。隨著量子比特數目的增加，對於n個量子比特而言，量子信息可以處於2種可能狀態的疊加，配合量子力學演化的並行性，可以展現比傳統計算機更快的處理速度。

量子位
量子位（qubit）是量子計算的理論基石。在常規計算機中，信息單元用二進制的 1 個位來表示，它不是處於「 0」 態就是處於「 1」 態. 在二進制量子計算機中，信息單元稱為量子位，它除了處於「 0」 態或「 1」 態外，還可處於疊加態（superposed state）。

疊加態是「 0」 態和「 1」 態的任意線性疊加，它既可以是「 0」 態又可以是「 1」 態，「 0」 態和「 1」 態各以一定的概率同時存在. 通過測量或與其它物體發生相互作用而呈現出「 0」 態或 「 1」 態.任何兩態的量子系統都可用來實現量子位，例如氫原子中的電子的基態（ground state）和第 1激發態（first excited state)、 質子自旋在任意方向的+ 1/ 2 分量和- 1/ 2 分量、圓偏振光的左旋和右旋等。

一個量子系統包含若干粒子，這些粒子按照量子力學的規律運動，稱此系統處於態空間的某種量子態。這里所說的態空間是指由多個本徵態（eigenstate) （即基本的量子態）所張成的矢量空間，基本量子態簡稱基本態（basic state）或基矢（basic vector) . 態空間可用Hilbert 空間（線性復向量空間）來表述，即Hilbert 空間可以表述量子系統的各種可能的量子態.為了便於表示和運算，Dirac提出用符號|x〉 來表示量子態，|x〉 是一個列向量，稱為ket ；它的共軛轉置（conjugate t ranspose) 用〈x|表示，〈x|是一個行向量，稱為bra.一個量子位的疊加態可用二維Hilbert 空間（即二維復向量空間）的單位向量來描述，其簡化的示意圖如右圖所示.

疊加原理
把量子考慮成磁場中的電子。電子的旋轉可能與磁場一致，稱為上旋轉狀態，或者與磁場相反，稱為下旋狀態。如果我們能在消除外界影響的前提下，用一份能量脈沖能將下自旋態翻轉為上自旋態；那麼，我們用一半的能量脈沖，將會把下自旋狀態制備到一種下自旋與上自旋疊加的狀態上（處在每種狀態上的幾率為二分之一）。對於n個量子比特而言，它可以承載2的n次方個狀態的疊加狀態。而量子計算機的操作過程被稱為幺正演化，幺正演化將保證每種可能的狀態都以並行的方式演化。這意味著量子計算機如果有500個量子比特，則量子計算的每一步會對2^500種可能性同時做出了操作。2^500是一個可怕的數，它比地球上已知的原子數還要多（這是真正的並行處理，當今的經典計算機，所謂的並行處理器仍然是一次只做一件事情）。