27、量子计算中的关键概念与理论探索

量子计算中的关键概念与理论探索

在量子物理与计算的领域中，诸多关键概念和理论不断涌现，深刻影响着该领域的发展。

1. 高维空间与量子现象

量子物理学的先驱们，如埃尔温·薛定谔（Erwin Schrödinger）和路易·德布罗意（Louis de Broglie），对高维构型空间中的量子现象有着丰富的想象。德布罗意认为，对于粒子系统，应使用在抽象的构型空间中传播的波函数来描述，该构型空间的维度是系统中粒子数量的三倍。薛定谔首次提出纠缠概念，并将他所创立的波函数视为对高维空间中现象的描述。他对马克斯·玻恩（Max Born）提出的将波函数仅视为概率的纯统计哥本哈根诠释表示不满，认为这是对他理论的严重误解。

美国物理学家理查德·费曼（Richard Feynman）是第一个设想出能够计算复杂量子系统模拟的量子计算机的人。他指出，对于包含大量粒子的系统，其量子力学的完整描述需要一个具有过多变量的函数，普通计算机无法对其进行模拟。

近年来，关于高维空间的讨论有了新的进展。在一般概率理论的操作方法中，区分了量子世界中“基本系统”的状态空间和“实验室设备”所处的物理空间，这两个空间具有不同的维度。

2. 薛定谔的“纠缠”

纠缠是应用于量子加密的最重要量子现象，因为纠缠粒子对是量子计算机的主要技术组件。“纠缠”这一浪漫的术语由奥地利物理学家薛定谔提出，他还与著名的薛定谔波动方程紧密相关。

薛定谔试图理解海森堡的矩阵力学、约当代数和他自己的波动力学的统一，因为偏微分方程等价于无限多个变量的二次形式。最终，保罗·狄拉克（Paul Dirac）通过使用δ函数和基于超复数的括号形式，证明了矩阵力学和波动力学的等价性，加