量子计算机 退相干,退相干与叠加态的关系?

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退相干与叠加态的关系?

退相干使得量子计算机与传统计算机不同,量子计算机的运算时间是有限制的。这是因为,量子比特之间的相干性很难保持长时间,经过一定的时间后,一旦遇到外界实体的观测,就会失去相干性。在计算机中,量子比特不是一个孤立系统,它会与外部环境发生作用而使量子相干性衰减,即“退相干”(也叫作“消相干”)。量子比特从相干状态到失去相干性这段时间叫做“退相干时间”。如果退相干时间不能足够长,就无法完成计算。所以,延长退相干时间,是以后必须解决的重大课题。

量子叠加性会因为观测而崩溃。退相干是周围的环境噪声造成干扰使量子比特“变劣”,那么观测也会对相干性造成影响。为了避免退相干,就要将电路元件与周围环境隔离。但是,现在仍有许多退相干的原因没有查明。研究员蔡兆申指出,电路周围的电荷起伏也会造成退相干。

如何实现一台量子计算机?

1981年,美国物理学家费曼指出,由于量子系统具有天然的并行处理能力,用它所实现的计算机很可能会远远超越经典计算机。1994年,麻省理工学院的Peter Shor教授提出分解大质因数的高效量子算法之后,量子计算就引发了世界各国政府的强烈兴趣。

经过二十多年的研究,对于如何建造一台量子计算机,人们越来越清楚了。

IBM的科学家David DiVincenzo 2000年提出了建造量子计算机的5点要求和两个辅助条件,为未来具有实用价值的量子计算机画出了蓝图。

这5点要求是:

1. 一个能表征量子比特并可扩展的物理系统;

2. 能够把量子比特初始化为一个标准态,这相当于要求量子计算的输入态是已知的;

3. 退相干相对于量子门操作时间要足够长,这保证在系统退相干之前能够完成整个量子计算;

4. 构造一系列普适的量子门完成量子计算;

5. 具备对量子计算的末态进行测量的能力。

两个辅助条件是:

(一)在静止量子比特和飞行量子比特之间实现量子信息的转换;

(二)具备在节点间实现量子比特传输的能力。

让我用通俗的话来解释一些这五个条件。

首先,我们得找到一个物理系统用做量子比特,作为量子计算的载体。所谓量子比特是把经典信息的基本单元比特扩展到量子世界的产物。不同于经典比特,只需要0和1,量子比特实际上是定义为0态与1态的任意量子叠加态。然后,类似于经典计算机,我们需要把量子计算机初始化,也就是把所有的量子比特都重置为零态。在进行计算的过程中,错误和耗散是很难避免的。为此,我们需要实现量子逻辑门操作的时间远小于量子比特的退相干时间。我们也需要让有限量子门操作组合起来能够实现任意的量子计算。在完成计算之后,还需要把计算结果高精度、高效率地读出来。

到此,以上就是小编对于量子计算机延长退相干的问题就介绍到这了,希望介绍量子计算机延长退相干的2点解答对大家有用。

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