2、基于Python的量子计算机编程与区块链量子密钥分发探索

基于Python的量子计算机编程与区块链量子密钥分发探索

1. 量子力学特性在计算中的应用

量子计算利用量子力学的特性进行计算，其中有三个重要特性：叠加态、纠缠和干涉。
- 叠加态（Superposition） ：在量子力学中，任意两个量子态可以叠加形成另一个有效的量子态。在量子计算里，量子粒子或量子比特（qubit）能同时处于多个状态，这与经典计算的二进制约束有很大不同。例如，经典计算中2个比特组合后有4种可能值，但同一时刻只能取其中1个；而量子计算中2个量子比特组合的4种可能值能同时存在。在解决迷宫问题时，量子粒子能利用叠加态同时尝试多条路径，比经典比特在时间上有指数级的优势。
- 纠缠（Entanglement） ：这是量子力学中的一种物理现象，两个或多个量子对象相互关联，对一个的测量会决定另一个的可能测量结果。在量子计算中，量子比特即使相隔很远（如宇宙两端）也能瞬间相互关联。与经典计算机不同，在量子计算里增加比特能使计算能力呈指数级增长。比如电子云中相互分离的电子会相互纠缠，如果一个电子自旋向上和向下的概率各为1/2，另一个电子也是如此。
- 干涉（Interference） ：量子计算机中的干涉特性类似于经典物理中的波干涉。当两个波在同一介质中相互作用时，会产生建设性干涉（波幅相加）或破坏性干涉（波幅相消）。由于亚原子粒子具有波粒二象性，量子粒子可能会经历干涉。在双缝实验中，粒子因叠加态同时穿过两条狭缝，路径会相互干扰。干涉可以让我们将量子比特的内容偏向所需状态，但也可能使量子计算机将各种计算合并为一个，增加出错的可能性。

2. Python编程