量子计算机-争取让没有物理、数学背景的小白也能看懂！
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这个系列到时候会有很多篇，我尽量写的详细易懂，争取让没有物理数学背景的小白也能看懂！慢慢看吧，不懂多百度，看文献，毕竟这个领域现在还比较新，加油，骚年们！
文章目录
- 量子计算机入门
- 一.基本概念
- 二 .经典计算机vs量子计算机
量子计算机入门
一.基本概念
1.量子计算是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式。
2.量子计算机是一种通过积极利用量子力学特有的物理状态来实现高速计算的计算机。（可以算作非冯.诺依曼计算机）（冷知识：量子计算机需要在绝对零度附近工作，人造量子系统，其通常需要0.1开尔文（零下273.05摄氏度）左右的超低温，需要多级泵送液氦制冷。so，这可不像经典计算机那样，普通人或者小公司也能拥有GPU显卡自己搞个服务器，先不说拥有，能研究量子计算机的都是大厂。）
3.量子比特qubit是量子计算机中最小的计量单位。（参考经典计算机的比特这一概念）类似概念：量子电路，量子门（参考经典计算机的电路和逻辑门）经典信息里的 0 和 1，量子比特两个可能的状态一般表示为 |0⟩ 和 |1⟩ 。
ps：经典计算使用 2 进制的数字电子方式进行运算，而二进制总是处于 0 或 1 的确定状态。量子计算和现有的计算模式完全不同，它借助量子力学的叠加特性，能够实现计算状态的叠加，它不仅包含 0 和 1，还包含 0 和 1 同时存在的叠加态（Superposition）。
一定要理解！：普通计算机中的 2 位寄存器在某一时间仅能存储 4 个二进制数（00、01、10、11）中的一个，而量子计算机中的 2 位量子位（qubit）寄存器可同时存储这四种状态的叠加状态。由此可见，量子存储器的存储能力是呈指数增长的，它与经典存储器相比，具有更强大的存储数据的能力，尤其是当 n 很大时(如 n=250 )，量子存储器能够存储的数据量比宇宙中所有原子的数目还要多。
4.操作量子比特的方法在量子电路模型中称为量子门操作。
5.量子态十分脆弱，任何多余的测量都会破坏量子态。
（所以可以应用在量子信息安全。量子加密是一种将纠缠光子(entangled photons)通过量子密钥分配(QKD)进行远距离传输的想法，目的是保护敏感的通信；最重要的一点是，如果量子加密通信被人截获，加密方案将立即显示中断迹象，并显示通信不安全。这依赖于测量量子系统的行为会破坏系统的原理，被称之为“测量效应”。）
6. 通用量子计算机：可以执行任意的量子计算（具备容错能力）（量子比特数量越多，噪音影响越大，需能纠正错误）。
非通用量子计算机：无法执行任意的量子计算，只能部分量子计算（eg：NISQ 即Noisy Intermediate-Scale Quantum，含噪声的中型量子（目前正处于研发阶段，容错能力较弱）NISQ 时代，量子计算机面临的挑战之一就是在较高「噪音」的水平下运行，美国物理学会就认为，这种噪音是「扩大量子计算机规模的主要障碍」。受到量子硬件设备的限制，目前还没有用于纠正和减轻错误的综合解决方案，还不能构建出通用的容错量子计算机）。
非经典计算机：使用量子力学特有的物理状态执行计算（eg：量子退火计算机）
7.
量子计算机的操作流程：1.初始化量子比特 2.量子化操作 3.读取计算结果
8.量子霸权（量子优越性）：量子计算机能够执行经典计算机难以执行的计算（相较于经典计算机存在优越）。
量子加速（量子优势）：量子计算机通过实际计算体现出相较于经典计算机的优越性。
9.shor算法能够破解密码；Grover算法具有快速求解复杂搜索问题的能力（后面再具体讲）
IBM Q提供了云上使用的量子计算机。
二 .经典计算机vs量子计算机
经典计算机遇到棘手问题：在多项式时间内无法求解
计算复杂度可以用 N k N^k Nk，即可以用关于N的多项式估算出计算时间称为可在多项式求解的问题
在多项式时间内无法求解：比如 k N k^N kN，随着N增加，计算次数呈指数增长，类似还有N！
量子计算机在组合优化问题，通过质数分解破译密码。量子化学计算，机器学习和复杂物理现象的模拟比经典计算机擅长。
下一篇讲量子比特-量子计算机实现高速计算的根本
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