第一百一十六章 量子计算机原理与模型简化、精度提升（1 / 2）

在天启共和国进行“前哨计划”的同时，量子计算机的研发也提上了日程。

在天启科学院的量子计算与通信研究所里，天启科学院量子力学专家韦庆元正在讲解，量子力学知识和组织公关小组对量子计算理论进行突破。

“量子计算机的原理，就是通过读取、激发和改变原子内量子状态，（即叠加态、纠缠态、隧穿态三种形态）实现量子计算的一种技术，说起来原理其实并不复杂，但是由于涉及到微观层面和量子态的不稳定性，所以实现起来，难度还是很大的。

量子计算机实现的方法有，超导+多光子的方法、半导体量子芯片和离子阱等等路径。

为了制造量子计算机，可以使用用超导回路，可以用传统的硅晶体管材料，可以使用固态离子材料、光子等。

与传统计算机使用0或者1的比特来存储信息不同，量子计算机使用量子比特来存储信息。量子比特存储的信息可能是0、可能是1，或者有可能既是0也是1。（即叠加态原理）

量子力学认为，微观物体可以处于一种“似是而非”的状态，即一个原子可以同时处于两种状态。

1个量子比特可以存储2种状态的信息，也就是0和1；2个量子比特就可以存储4种状态的信息，3个8种，4个16种。

量子计算机的性能随着“量子比特”的增加呈指数增长，而传统计算机按“比特位”呈线性增长。到了一定数量分水岭，量子计算机的性能就超过了传统二进制计算机。

（量子并行计算是量子计算机能够超越经典计算机的关键点。量子计算机以指数形式储存数字，如果将量子位增至500个量子位就能储存比宇宙中所有原子还多的数字，并能同时进行运算。函数计算不通过经典循环算法，可直接通过并行计算得到，大大缩短工作运算时间和实现可逆计算。（注，可逆计算相当于一机两用或者理解为方向求解，或者还原再造，这种逆向计算和工程学原理，个人认为在工业设计和气象、交通流量逆向推理、科学实验方面应用巨大）

量子计算机可以快速、有效的分解信息，假设我们要计算一个260位的数字，那么正常的计算机可能需要几百万年的时间，才能等到计算结果出来，但是如果使用量子计算机的算法，计算一个260位数的信息仅仅需要几分钟的时间（原理在于并行计算）。

所以说其实量子计算机的运行原理并不复杂，它仅仅是依赖量子不确定性的基础方程，在数学模型的基础上建立起来的，而且量子力学不仅仅使计算机的效率得到了极大的提升，在量子通讯、超导体制造、微小电路开关、等有关电子产品的方面都有量子力学的贡献，量子力学的基础是基于微观粒子叠加态的不确定性，但是它必将为人类做出更大的贡献。（现实中已经有国家制造出了拥有5000个量子位的量子计算机）