量子计算机为什么会比传统计算机快

作者&投稿:怀琦 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
量子计算机的工作原理是什么?为什么计算速度比普通计算机快~

普通的数字计算机在0和1的二进制系统上运行,称为“比特”(bit)。但量子计算机要远远更为强大。它们可以在量子比特(qubit)上运算,可以计算0和1之间的数值。假想一个放置在磁场中的原子,它像陀螺一样旋转,于是它的旋转轴可以不是向上指就是向下指。常识告诉我们:原子的旋转可能向上也可能向下,但不可能同时都进行。但在量子的奇异世界中,原子被描述为两种状态的总和,一个向上转的原子和一个向下转的原子的总和。在量子的奇妙世界中,每一种物体都被使用所有不可思议状态的总和来描述。
想象一串原子排列在一个磁场中,以相同的方式旋转。如果一束激光照射在这串原子上方,激光束会跃下这组原子,迅速翻转一些原子的旋转轴。通过测量进入的和离开的激光束的差异,我们已经完成了一次复杂的量子“计算”,涉及了许多自旋的快速移动。
从数学抽象上看,量子计算机执行以集合为基本运算单元的计算,普通计算机执行以元素为基本运算单元的计算(如果集合中只有一个元素,量子计算与经典计算没有区别)。
以函数y=f(x),x∈A为例。量子计算的输入参数是定义域A,一步到位得到输出值域B,即B=f(A);经典计算的输入参数是x,得到输出值y,要多次计算才能得到值域B,即y=f(x),x∈A,y∈B。
量子计算机有一个待解决的问题,即输出值域B只能随机取出一个有效值y。虽然通过将不希望的输出导向空集的方法,已使输出集B中的元素远少于输入集A中的元素,但当需要取出全部有效值时仍需要多次计算。


量子计算机(quantum computer)是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。
当某个装置处理和计算的是量子信息,运行的是量子算法时,它就是量子计算机。
经典计算机:
1.其输入态和输出态都是经典信号,即:其输入态和输出态都是某一力学量的本征态。所有的输入态均相互正交。对经典计算机不可能输入叠加态。
2.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。

量子计算机:
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。

“九章”比超级计算机快100万亿倍,量子计算机为什么这么快?



量子计算机为什么会比传统计算机快
答:1.其输入态和输出态都是经典信号,即:其输入态和输出态都是某一力学量的本征态。所有的输入态均相互正交。对经典计算机不可能输入叠加态。2.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。量子计算机:量子计算机的输...

相对于传统设备量子计算机的计算能力强了多少?
答:1. 量子计算机的计算能力之所以强大,是因为它们能够实现超并行处理。在量子计算中,一个量子比特(qubit)可以同时表示0和1的状态,这种现象称为量子叠加。因此,一个量子比特的计算能力相当于传统计算机中的两个比特。2. 当量子比特的数量增加时,计算能力呈指数级增长。例如,一个四量子比特的量子计算机...

量子计算机具有什么能力
答:有关于量子计算机具有什么计算能力的问题,答案是量子计算机具有超前计算能力,量子计算机与传统计算机的最大区别在于它能够利用量子位的叠加态和纠缠态进行计算。传统计算机在处理问题时需要将问题分解为若干个小的计算单元,然后逐步计算求解,而量子计算机可以利用量子位的叠加态和纠缠态进行并行计算,从而在某些...

量子计算机与传统计算机有什么区别呢?
答:节省时间。首先量子计算机处理数据不象传统计算机那样分步进行,而是同时完成,这样就节省了不少时间,适于大规模的数据计算。传统计算机随着处理数据位数的增加所面临的困难线形增加,要分解一个129位的数字需要1600台超级计算机联网工作8个月,而要分解一个140位的数字所需的时间要几百年。但是利用一台量子...

量子计算机是怎样的工作原理,以后会代替传统计算机吗?
答:1、相比传统计算机物理硬件上,使用晶体管表示0或1的比特二元状态;量子计算机的硬件可以以两种状态存在。量子比特这种“叠加”的特性,使得量子计算可以沿多条路径前进,而传统计算机一次只能选择一条路径。量子比特的数字表示方法与传统的完全不一样,一个量子比特包含多个可能的值。2、量子的“纠缠”和“...

量子计算机的基本原理
答:由于量子计算机的并行性和纠缠性质,它可以在某些特定情况下实现比传统计算机更快速、更高效的计算。例如,量子计算机在因子分解、优化问题和模拟量子系统等方面具有巨大的潜力。此外,量子计算机还可以在密码学领域提供更强大的安全性和解密能力。量子计算机的应用:1、优化问题 量子计算机可以通过利用其并行处...

量子计算机是什么,相比传统计算机有何厉害之处?
答:它为量子并行计算提供了基础,比如在传统的计算机中四位比特可以表示16种组合,但你只能选择其中一种,而在量子计算机中你可以认为这16种状态同时存在,即一台N位量子计算机=2的N次方台N位传统计算机进行计算。由此可见每增加一位量子,计算机的优势就会呈现指数级增长,但是如何利用这一优势将经典算法转化...

量子计算机为什么算得快呢?
答:量子计算的原理就是将量子力学系统中量子态进行演化结果。量子晶体管就是通过电子高速运动来突破物理的能量界限,从而实现晶体管的开关作用,这种晶体管控制开关的速度很快,晶体管比起普通的芯片运算能力强很多,而且对使用的环境条件适应能力很强,所以在未来的发展中,晶体管是量子计算机不可缺少的一部分。...

量子计算机有什么优势?
答:5、在解决特定问题时,量子计算机比传统经典计算机具有显著的优势,这主要得益于其并行计算能力。量子计算机遵循量子力学的原理,进行高速的数学和逻辑运算,以及量子信息的存储和处理。6、量子计算机最根本的优势在于使用原子作为基本的数据单元,比分子更小,这使得它在运算上具有革命性的潜力。美国、英国和...

量子算法与普通算法区别
答:量子计算是一种基于量子力学原理的计算方式,它与我们熟知的传统计算方式有着显著的不同之处。在传统计算方式中,数据以二进制的形式存储在计算机的硬盘或内存中,计算机通过逻辑门的操作将这些数据进行处理,最终得到结果。而在量子计算中,数据以量子位(qubit)的形式存储,它可以同时处于多种状态之间,即...