什么是量子計算機?量子計算機或許能創(chuàng)造新的物質(zhì)?

今天，小編將在這篇文章中為大家?guī)?a href="/tags/量子計算機" target="_blank">量子計算機的有關報道，通過閱讀這篇文章，大家可以對量子計算機具備清晰的認識，主要內(nèi)容如下。

一、量子計算機

量子計算機(quantum computer)是一類遵循量子力學規(guī)律進行高速數(shù)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，運行的是量子算法時，它就是量子計算機。

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，對于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。

量子計算機，簡單地說，它是一種可以實現(xiàn)量子計算的機器，是一種通過量子力學規(guī)律以實現(xiàn)數(shù)學和邏輯運算，處理和儲存信息能力的系統(tǒng)。它以量子態(tài)為記憶單元和信息儲存形式，以量子動力學演化為信息傳遞與加工基礎的量子通訊與量子計算，在量子計算機中其硬件的各種元件的尺寸達到原子或分子的量級。量子計算機是一個物理系統(tǒng)，它能存儲和處理用量子比特表示的信息。

如同傳統(tǒng)計算機是通過集成電路中電路的通斷來實現(xiàn)0、1之間的區(qū)分，其基本單元為硅晶片一樣，量子計算機也有著自己的基本單位——昆比特(qubit)。昆比特又稱量子比特，它通過量子的兩態(tài)的量子力學體系來表示0或1。比如光子的兩個正交的偏振方向，磁場中電子的自旋方向，或核自旋的兩個方向，原子中量子處在的兩個不同能級，或任何量子系統(tǒng)的空間模式等。量子計算的原理就是將量子力學系統(tǒng)中量子態(tài)進行演化結(jié)果。

二、量子計算機或能創(chuàng)造全新物質(zhì)

據(jù)英國《新科學家》雜志網(wǎng)站9日報道，英國科學家發(fā)表最新研究稱，他們可以調(diào)整量子計算機內(nèi)量子比特之間的相互作用，這意味著量子計算機可以創(chuàng)造出擁有新奇特性的物質(zhì)新結(jié)構，揭示超導性等物質(zhì)特性。

研究人員表示，大多數(shù)固體材料由原子或分子組成的，這些原子或分子受到來自其“鄰居”的力的影響，這一原理被稱為局域性，冰或鹽等化合物中常見的晶格結(jié)構由此產(chǎn)生。但量子計算機的工作不受這種限制，因此其或許能夠操縱物質(zhì)來對抗局域性。

為研究這種可能性，牛津大學的約瑟夫·廷德爾及其同事創(chuàng)建了一個可描述量子粒子系統(tǒng)的數(shù)學模型，模型中的粒子可與任意其他粒子發(fā)生相互作用，而不僅僅與其鄰居相互作用。然后，該團隊利用圖論來確定這樣一個系統(tǒng)是否真的會出現(xiàn)。

他們發(fā)現(xiàn)，這一過程揭示了一種不同尋常的幾何結(jié)構，其中一些粒子與其他粒子相互作用，一些粒子被隔離。他們使用算法來計算這些粒子的某些特性，發(fā)現(xiàn)新結(jié)構能以不同于自然界中任何事物的方式改變自身磁性。

廷德爾說：“目前尚不清楚這種性質(zhì)在現(xiàn)實世界中如何表現(xiàn)以及有哪些用途，但我們有可能在量子計算機上產(chǎn)生這種現(xiàn)象。借助離子阱量子計算機等，我們幾乎可以讓任何量子比特之間發(fā)生相互作用。因此，我們討論的這些不規(guī)則結(jié)構可以實現(xiàn)。”

布里斯托爾大學的史蒂芬·克拉克表示，這是一個非常有趣的結(jié)果，可能會向人們揭示前所未有的新系統(tǒng)和連接——它們通常不會在自然界中出現(xiàn)。但目前很難理解這些系統(tǒng)在現(xiàn)實世界中的功能，因為廷德爾團隊只考慮了粒子之間的連接，沒有考慮距離，“如果它們能產(chǎn)生類似超導的奇異性質(zhì)，那將非常有趣”。

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