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第18章 量子纠缠

量子计算机,听起来非常的高端,实际也确实是非常的高端,李洋没有直接回答于飞的话,帮着于飞和陈璃梦安顿好之后,三人来到了一家咖啡厅之中,慢慢地开始讲起这件事情。

于飞对这件事突然表现出来的热情,倒是让陈璃梦有些摸不到头脑了,这于飞想什么呢。

“首先我要问你,量子计算机真的可能实现吗?”李洋坐下后,反倒是先问了一句话,但是转眼间他自己又笑了“我在干什么啊,问一个新生这种问题,你们还没有接触真正的大学物理,这种问题我想你也是回答不出来的。”

“能,这是必然的。”谁料,于飞会这么回答李洋。

这会换成李洋愣住了。

于飞倒是没有说假话,根据上帝之脑的记载,量子计算机这种东西在很多比地球高级的很多文明之中就是家用电脑,而上帝之脑所推演的科技中,量子计算机属于地球科技未来必然出现的。

如果这些都算不了什么的话,于飞完全可以拿自己的大脑说事,上帝之脑刨除掉已经损坏的部分不谈,单就说目前的可使用部分来说,其实就是比量子计算机要高级很多倍的东西,既然比量子计算高级的东西都有为什么量子计算机无法实现?

当然,必然出现归必然出现,但绝对不是明天出现。

从地球文明目前的科技进步来看,量子计算机还是要走很长一段路的,原因很简单,因为量子计算机的基础学问量子力学,人类至今并没有将其完善到可以发展出实用科技的地步,制造出属于高端产品的量子计算机更是无从谈起。

所以在刚刚马永睿等人说出李洋是在进行量子计算机的研究的时候,于飞还多多少少有些吃惊的感觉。

从南开大学教务系统那里调查来的结果是,李洋在使用学校资源进行无用研究,导致学业的严重耽搁,给予留级处分,但未指明这个无用研究到底是什么。

现在于飞知道了,这还真是个无用研究啊。

之所以要说这是个无用研究,很简单,大概给大家介绍一下什么是量子计算机。

(本人不是专业的,均为找来的资料,如有不对,请别见怪,如遇专业术语不理解,直接越过,只要明白要实现很难就对了。)

要说清楚量子计算,首先看经典计算机。经典计算机从物理上可以被描述为对输入信号序列按一定算法进行变换的机器,其算法由计算机的内部逻辑电路来实现。

其输入态和输出态都是经典信号,用量子力学的语言来描述,也即是:其输入态和输出态都是某一力学量的本征态。如输入二进制序列0110110,用量子记号,即|0110110>。所有的输入态均相互正交。对经典计算机不可能输入如下叠加态:C1|0110110>+C2|1001001>。

经典计算机内部的每一步变换都演化为正交态,而一般的量子变换没有这个性质,因此,经典计算机中的变换(或计算)只对应一类特殊集。

相应于经典计算机的以上两个限制,量子计算机分别作了推广。量子计算机的输入用一个具有有限能级的量子系统来描述,如二能级系统(称为量子比特(qubits)),量子计算机的变换(即量子计算)包括所有可能的幺正变换。

1。量子计算机的输入态和输出态为一般的叠加态,其相互之间通常不正交;

2量子计算机中的变换为所有可能的幺正变换。得出输出态之后,量子计算机对输出态进行一定的测量,给出计算结果

由此可见,量子计算对经典计算作了极大的扩充,经典计算是一类特殊的量子计算。量子计算最本质的特征为量子叠加性和量子相干性。量子计算机对每一个叠加分量实现的变换相当于一种经典计算,所有。这些经典计算同时完成,并按一定的概率振幅叠加起来,给出量子计算机的输出结果。这种计算称为量子并行计算。

无论是量子并行计算还是量子模拟计算,本质上都是利用了量子相干性。遗憾的是,在实际系统中量子相干性很难保持。在量子计算机中,量子比特不是一个孤立的系统,它会与外部环境发生相互作用,导致量子相干性的衰减,即消相干(也称“退相干”)。因此,要使量子计算成为现实,一个核心问题就是克服消相干。而量子编码是迄今发现的克服消相干最有效的方法。主要的几种量子编码方案是:量子纠错码、量子避错码和量子防错码。量子纠错码是经典纠错码的类比,是目前研究的最多的一类编码,其优点为适用范围广,缺点是效率不高。

迄今为止,世界上还没有真正意义上的量子计算机。但是,世界各地的许多实验室正在以巨大的热情追寻着这个梦想。如何实现量子计算,方案并不少,问题是在实验上实现对微观量子态的操纵确实太困难了。已经提出的方案主要利用了原子和光腔相互作用、冷阱束缚离子、电子或核自旋共振、量子点操纵、超导量子干涉等。还很难说哪一种方案更有前景,只是量子点方案和超导约瑟夫森结方案更适合集成化和小型化。将来也许现有的方案都派不上用场,最后脱颖而出的是一种全新的设计,而这种新设计又是以某种新材料为基础,就像半导体材料对于电子计算机一样。研究量子计算机的目的不是要用它来取代现有的计算机。量子计算机使计算的概念焕然一新,这是量子计算机与其他计算机如光计算机和生物计算机等的不同之处。量子计算机的作用远不止是解决一些经典计算机无法解决的问题。

于飞虽然已经用上帝之脑推演出了种种高端科技,可是,那只是未来可能性的一个推演,要真正实现,必须以现实为基石来实现,不可能凭空创造,或许未来上帝之脑完全修复有可能,但是现在……绝无可能,上帝之脑推演出来的,只是一个确定存在的东西,如果于飞想要获得,必须付出计算力对其进行研究,才能在现实世界中进行实现。

就因为这样,于飞也不敢说他能在地球上造出量子计算机,顶多提出个理论。

李洋和于飞两个人进行了激烈的探讨,都已经达到了一种忘我的地步,陈璃梦听不懂两个人在讲什么,但是总觉得好高端,好厉害的样子。

两人争论到最后,都红着脸吵了起来,那架势真是你在跟老子嚷嚷,老子揍你信不的架势。

最后咖啡馆的侍者委婉的表示,要吵滚出去吵这个中心思想后,两人才安静了下来。

最后两人都总结,现阶段,地球上不太可能出现量子计算机。

“说归说,学弟你的物理知识可是算是足够丰富的,一点也不像是个刚刚高考完的大一学生。”

“哪有,就是平时喜欢多看书而已,说起来倒是学长你的专业知识让我钦佩。”于飞这倒不是客套,从刚刚那阵讨论中,已经掌握了人类所有科技的于飞可以轻松地判断出这李洋确实有两把刷子,给其时间,任其发展,未来国内物理学大拿绝对有他李洋的称号。

“对了,学长,我还有一点不明白,从刚刚咱们两个的谈话中,你也很明确地表达了量子计算机目前的不可实现性,但是为什么你还要去做这项研究?”这就是于飞不解的地方。

李洋苦笑了一下“因为我误认为我找到了量子纠缠的办法。”

量子纠缠这又是一个非常高深,非常深奥的话题,如果就这个问题再展开讨论的话,今晚上是没个完的,总而言之,如果能够掌握量子纠缠技术,却是可以肯定,量子计算机的诞生只是一个时间上的问题而已。

可是李洋自己也说了,这只是他误认为,而不是真的掌握了。“某一天我灵感爆发后,认为找到了量子纠缠的处理办法,然后我就一股脑的钻研到了其中,在最开始,一切都是顺利的,按照我的想法,确实在纸上计算出了很多结果。”

“可那只是纸上谈兵,我没有想到我错得那么离谱,等我踌躇满志的开始量子计算机的研发后,我就发现了,这只是个错误。”

“我发现我错的时候其实已经晚了,那个时候我已经占用了学校非常多的资源来搞这项研究,因为最开始的那些计算都没有任何问题,可是……”

“马永睿其实最早的时候跟我的关系非常不错,那个时候我们是一起搞这项研究的,我们被称为南开四大才子之二,学校特批我们这几个人可以不用上课进行研究。”

“那个时候我真的是太傲气了,以为我能够称为推动人类科技历史的一号人物,谁知道我错的那么离谱,最开始还是马永睿发现了问题,但是我没有听他的依旧执迷不悟,现在我想你也大概猜到了,研究完蛋了,而我也要留级了,就是这样。”

于飞唏嘘不已,他没有想到事情的经过是这样的。

李洋把他那个错误的量子纠缠理论大概的说了一下,于飞用上帝之脑进行了一下对比……没错,李洋错了,错的不是一点半点,整个大方向上……

不对,等下,这是怎么回事!

于飞神情一震,脑中开始快速的计算起来,一条条公式,一条条结果,都通过上帝之脑那强悍的计算能力演算了一遍。

几分钟后,于飞幽幽的笑了起来“李洋学长,你依旧是我的学长,我可能有个好消息要告诉你了。”

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