量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展研究

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1、量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展研究摘要：自從1981年美國(guó)IBM公司推出第一代微型計(jì)算機(jī)IBM—PC／XT以來，微型機(jī)以其處理速度快捷、執(zhí)行結(jié)果精確、性價(jià)比高等特點(diǎn)迅速進(jìn)入社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域，極大地改變了人們的生活生產(chǎn)方式。今天我們使用的計(jì)算機(jī)，通過操作具有兩種狀態(tài)的位元（0或1）進(jìn)行工作，但是量子計(jì)算機(jī)不只依靠?jī)煞N狀態(tài)。它們將信息編碼為量子比特，或稱昆比特。量子比特由一組原子實(shí)現(xiàn)，它們協(xié)同工作起到計(jì)算機(jī)內(nèi)存和處理器的作用。因?yàn)榱孔佑?jì)算機(jī)可以同時(shí)包含這幾種狀態(tài)，所以它可能比當(dāng)今功能最強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)還要強(qiáng)大數(shù)百萬倍的計(jì)算機(jī)。

2、所以說量子計(jì)算機(jī)的要很好的發(fā)展前途，未來的時(shí)代，一定是量子計(jì)算機(jī)的時(shí)代?！　￡P(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況；量子計(jì)算機(jī)；量子計(jì)算機(jī)與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)區(qū)別　?。篜315.69：Ａ：1005-5312（2011）20-0282-01　　　　一、計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況　　1946年2月美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)莫爾學(xué)院制成的大型電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)(ENIAC)，最初也專門用于火炮彈道計(jì)算，后經(jīng)多次改進(jìn)而成為能進(jìn)行各種科學(xué)計(jì)算的通用計(jì)算機(jī)。，一直到現(xiàn)在，微機(jī)計(jì)算機(jī)的發(fā)展非常迅速。對(duì)于微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展，現(xiàn)在普遍以字長(zhǎng)和典型的微處理器芯片作為

3、劃分標(biāo)志，將微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展劃分為五個(gè)階段：　　第一個(gè)階段主要是字長(zhǎng)為4位的微型機(jī)和字長(zhǎng)為8位的低檔微型機(jī)。這一階段的典型微處理器有：世界上第一個(gè)微處理器芯片4004，以及隨后的改進(jìn)版4040，它們都是字長(zhǎng)為4位的?！　〉诙€(gè)階段主要是字長(zhǎng)為8位的中、高檔微型機(jī)。這一階段典型的微處理器芯片有：Intel公司的I8080、I8085。　　第三個(gè)階段主要是字長(zhǎng)為16位的微型機(jī)。這一階段典型的微處理器芯片有：Intel公司的8086/8088/80286?！　〉谒膫€(gè)階段主要是字長(zhǎng)為32位的微型機(jī)。這一階段典型的

4、微處理器芯片有：Intel公司的80386/486/Pentium系列。　　第五個(gè)階段出現(xiàn)了字長(zhǎng)為64位的微處理器芯片。主要還是面向服務(wù)器和工作站等一些高端應(yīng)用場(chǎng)合?！　《?、新一代計(jì)算機(jī):量子計(jì)算機(jī)　　近年來，如何使處理器中晶體管體積的減小成為計(jì)算機(jī)性能改進(jìn)的關(guān)鍵所在。但是，這種不斷的減小有一個(gè)極限。正如哲學(xué)里說，萬物有矛盾兩面。如果晶體管變得太小，將會(huì)限制它的性能。因此，看起來我們的計(jì)算機(jī)技術(shù)，會(huì)在不久的將來達(dá)到極限，它們真的會(huì)嗎？在1982年，諾貝爾獎(jiǎng)獲得者——物理學(xué)家RichardFeynman想出

5、了“量子計(jì)算機(jī)”的概念，那是一種利用量子機(jī)械的影響作為優(yōu)勢(shì)的計(jì)算機(jī)。說起RichardFeynman是本世紀(jì)誕生于美國(guó)的最偉大的物理學(xué)家，費(fèi)曼于40年代發(fā)展了用路徑積分表達(dá)量子振幅的方法，并于1948年提出量子電動(dòng)力學(xué)新的理論形式、計(jì)算方法和重正化方法，從而避免了量子電動(dòng)力學(xué)中的發(fā)散困難。費(fèi)曼還建立了解決液態(tài)氦超流體現(xiàn)象的數(shù)學(xué)理論。他和莫雷蓋爾曼在弱相互作用領(lǐng)域，做了一些奠基性工作費(fèi)曼還是一位富有建設(shè)性的公眾人物。1986年，挑戰(zhàn)者號(hào)失事后，費(fèi)曼做了著名的O型環(huán)演示實(shí)驗(yàn)，只用一杯冰水和一只橡皮環(huán)，就在國(guó)會(huì)

6、向公眾揭示了挑戰(zhàn)者失事的根本原因－低溫下橡膠失去彈性。1965年因量子電動(dòng)力學(xué)方面的貢獻(xiàn)獲得諾貝爾物理獎(jiǎng)。量子計(jì)算機(jī)概念正是Feynman這個(gè)大理論物理學(xué)家提出，從而有一段時(shí)間，“量子計(jì)算機(jī)”的想法主要僅僅停留在理論興趣階段，但最近的發(fā)展令這個(gè)想法引起了每一個(gè)人的注意。其中一個(gè)進(jìn)步就是一種在量子計(jì)算機(jī)上計(jì)算大量數(shù)據(jù)的算法的發(fā)明，由PeterShor(貝爾實(shí)驗(yàn)室)設(shè)計(jì)?！　∪?、量子計(jì)算機(jī)與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)區(qū)別　　在量子計(jì)算機(jī)中，基本信息單元叫做一個(gè)量子位不同于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，并不是二進(jìn)制位而是按照性質(zhì)四個(gè)一組組成的單

7、元。量子位具有這種性質(zhì)的直接原因是因?yàn)樗裱肆孔觿?dòng)力學(xué)的規(guī)律，而量子動(dòng)力學(xué)從本質(zhì)上說完全不同于傳統(tǒng)物理學(xué)。量子位不僅能在相應(yīng)于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)位的邏輯狀態(tài)0和1穩(wěn)定存在，而且也能在相應(yīng)于這些傳統(tǒng)位的混合或重疊狀態(tài)存在。這種現(xiàn)象看起來和人的直覺不符，因?yàn)樵谌祟惖娜粘Ｉ钪邪l(fā)生的現(xiàn)象遵循的是傳統(tǒng)物理規(guī)律，而不是量子力學(xué)的規(guī)律，量子規(guī)律只統(tǒng)治原子級(jí)的世界?！　∷摹⑺龅降膯栴}　　探索實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的有不同方法。每一種方法都有其優(yōu)點(diǎn)，但它們都碰到一個(gè)問題：用于量子計(jì)算的“纏結(jié)”狀態(tài)十分脆弱。量子糾結(jié)這是量子計(jì)算中使用的

8、另一個(gè)量子物理學(xué)特征。當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)粒子互相影響時(shí)，不可能獨(dú)立描述任何一個(gè)量子的狀態(tài)。即使當(dāng)它們隨后即被分開很遠(yuǎn)的距離，它們的行為表現(xiàn)的好像它們?nèi)匀皇且粋€(gè)整體。因此我們稱這些粒子是糾纏的。量子糾纏這個(gè)性質(zhì)允許了用于實(shí)現(xiàn)量子運(yùn)算法則的量子數(shù)的大量減少。