量子计算机不是神话 免费体验你会来吗？！

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        在中国宣布超级计算机“天河一号”服务用户超过300家、成为部分领域核心生产力之际，俄罗斯加入世界超级计算机俱乐部的计划对外曝光，俄国科学院开始制造浮点运算速度每秒1万万亿次的本国性能最强的超级计算机。作为超级计算机大国，美国和日本早已在该领域发力，并努力夺取超级计算机头把交椅。

　　然而，这只是在传统计算机的竞争。各国和地区在加紧传统计算机领域竞争，你追我赶的同时，都早已把目光转向在量子力学与现代信息科学“双剑合璧”的全新领域，制造运算速度之快和性能强到不可思议的量子计算机，并以此开启本国的“量子时代”。


　　最近布里斯托尔大学研发的这种量子芯片能够让所有人都有机会免费体验量子计算机。你曾经想要摆弄一台量子计算机，但却发觉没有能够让你进入实验室的关系吗?如果这样的话，布里斯托尔大学的研究员就拥有你所需要的东西：一种“量子云”装置。


　　布里斯托尔大学研发的这种量子芯片能够让所有人都有机会免费体验量子计算机。

量子计算机芯片

        这种量子云将使研究人员和公众，有机会预约时间前往大学的研究实验室参观一种微型量子芯片。这种装置将使人们能够使用量子模拟器来试验量子计算，而且也有机会申请在布里斯托尔大学的这台量子光激处理器上进行他们的试验。

　　布里斯托尔大学的这种芯片测量尺寸大约为70×3毫米，而且最早是在2011年被公布出来。尽管它或许不具备许多量子比特，但是它的微型尺寸被看做是这一领域的一项突破。相比之下，美国宇航局和谷歌公司正在使用引发争议的D波公司（D-Wave）所研发的一种量子处理器。尽管布里斯托尔大学的这种芯片不能像D波公司的系统一样进行复杂问题的编程，但是它让我们有机会免费在真正的量子计算机系统上进行试验。

量子计算机

        研究人员写道：“我们开发的量子处理器芯片位于布里斯托的实验室中，而且我们正在继续进行探索，因此它属于非常先进的前沿科技。这种量子处理器将使你能够创造和操控自己的比特，并且测量叠加和纠缠的量子现象。”一旦人们获得机会使用量子云，他们能够使用这种芯片创造光子对之间的纠缠，操控光子状态，而且测量外部环境对光子的影响。

　　人们也可以使用一种量子模拟器，通过一种软件模拟来测试可能的量子实验。布里斯托尔大学的研究人员承诺这种模拟器非常接近于真实的设备，而且非常棒的是你不必使用真实的量子处理器就能尝试不同的试验。项目的负责人Jeremy O'Brien教授在一份声明中说道，考虑到更广泛使用这项技术有可能获得的效果，这是非常令人兴奋的。


解读量子计算机及其存在价值


　　量子计算机，顾名思义，就是实现量子计算的机器。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。量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究。研究可逆计算机的目的是为了解决计算机中的能耗问题。

量子处理器

       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么正变换。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。


　　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。

硅芯片上16个量子位的光学照片

        目前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。现在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。

量子计算机工作原理


　　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电子，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。


　　我们已经知道：电子的自旋可能向上（顺时）也可能向下（逆时），但不可能同时都进行。但在量子的奇异世界中，粒子被描述为两种状态的总和，一个向上转的电子和一个向下转的电子的总和。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。

量子位数量每年“翻番”罗斯定律

       量子计算机原理想象一串电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电子上方，激光束会跃下这组电子，迅速翻转一些电子的旋转轴。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。

量子计算机工作原理

        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。

量子计算机商业运用


2007年进程


　　在2007年，加拿大计算机公司D-Wave展示了全球首台量子计算机“Orion（猎户座）”。虽然当时只是一台能通过量子力学解决部分问题的原型机，不过也让我们看见了量子计算机的曙光。

Orion（猎户座）

2011年进程


　　2011年5月，D-Wave自豪地宣布，全球首台真正的商用量子计算机D-Wave One终于诞生了！其采用了128-qubit（量子比特）的量子处理器，性能是原型机的四倍，理论运算速度远远超越现有所有的超级计算机。当然，由于其架构特别的关系，只能用于处理部分特定的任务，例如高智能AI运算等，通用性还有尚不及现有的传统电脑。同时，D-Wave One在散热方面亦有非常苛刻的要求，自启动起其必须全程采用液氦散热，以保证其在运行过程中足够“冷静”。

        当然了，这样的产品自然不是一般老百姓可以消费的。据称，一台D-Wave One的售价高达1000万美元，而且这个价格还未确定是否包括其中的液氦散热系统。不过作为新技术的开端，这个价格也是必然的，我们相信随着科技的发展，量子计算机“走入寻常百姓家”将不再是梦想。

2012年进程


　　制造量子计算机最流行的办法是电路模型或门级模型，其处理器架构跟传统计算机类似。但加拿大的D-Wave采用的却是一种相对较新的绝热量子计算机模型——量子退火法（quantum annealing）。这种架构允许其量子位从叠加态转化为传统计算机的状态。

        D-Wave的处理器电路是由金属铌制成的，后者然后变成极低温的超导体，这样处理器的温度可以低至接近零下273.15°C。D-Wave处理器被封装在一间屏蔽室内的柱状冷库里面，处理器外面还包裹了16层的屏蔽，可以阻止一切电磁干扰。而包含有量子位的处理器则是由耦合器连接的，外面是一圈可编程的磁存储器。
　　
        这家公司有可能接近释放计算潜能的边缘。量子计算机处理信息的方式跟传统计算机有着根本性的不同。每增加一个量子位(等同于传统芯片中的晶体管)，D-Wave处理器的计算能力就会翻番。该公司预计到2012年底将会推出512个量子位的量子计算机，该公司已经连续10年证明了自己可以让量子位的数量每年翻番。

图挂了

资料很丰富!

太尖端了，未来的世界无法想象。。。。。。。

"部分等於全部"是四維空間的特性,人類若能造出量子機,就等於到了四維空間的門檻上.