5、量子计算：超越传统的科技革命

量子计算：超越传统的科技革命

1. 量子计算的惊人存储能力与量子霸权

量子计算机能够同时存储的数据量十分惊人，由此催生了“量子霸权”这一概念。量子霸权指的是量子计算机能够解决经典计算机无法解决的所有问题。

2. 量子比特的纠缠特性

• 爱因斯坦的“幽灵般的超距作用” ：很久以前，阿尔伯特·爱因斯坦将量子纠缠称为“幽灵般的超距作用”。1982 年，法国物理学家阿兰·阿斯佩通过实验证明了纠缠现象，他展示了两个相关粒子中的一个粒子的效应能以超光速传播。不过，具有讽刺意味的是，由于信息不能以超光速传播，人类无法利用纠缠来实现超光速传递信息。
• 纠缠的实际应用 ：如果一组量子比特相互纠缠，无论它们相距多远（例如在银河系的两端），其中一个量子比特状态的变化会立即引起另一个的反应。通过测量一个量子比特的属性，我们可以推断出其纠缠伙伴的属性，而无需直接观测。此外，还可以通过量子层析成像技术在不直接观测的情况下测量纠缠状态，该技术通过对来自源头的系统进行测量，来确定纠缠集合在测量前的状态，即计算系统每种可能状态的测量概率。
• 多量子比特纠缠的意义 ：多量子比特纠缠是实现大规模量子计算的重要一步，目前中国物理学家已在超导电路上实现了 10 个量子比特的纠缠实验。

3. 量子门对量子比特的操控

量子门是量子计算机的基本构建模块，与经典门类似，它们对一组输入进行操作以产生另一组输出，但不同的是，量子门能同时在量子比特的所有可能状态下运行。以下是一些基本的量子门：
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