量子信息技術是什麼

2020-12-15 騰訊網

量子信息技術與信息技術

量子信息技術著重於「量子」。在量子力學中,量子信息是關於量子系統「狀態」所帶有的物理信息。通過量子系統的各種相干特性(如量子並行、量子糾纏和量子不可克隆等)進行計算、編碼和信息傳輸的全新信息方式。

量子是一個態

所謂態在物理上不是一個具體的物理量,也不是一個單位,也不是一個實體,而是一個可以觀測記錄的一組記錄(也就是確定一組不變量去測量另外一組量),但是這組記錄可以運算,並可以求出某時刻對是已觀測的記錄對比十分吻合,這個就是波動力學的基礎。

要解決量子信息,首先要在邏輯有一個多值邏輯理論,才能通過對於量子態對應於一個實體,也就是現在所謂的給量子的態賦給予實體的功能,這樣就可以實現某些交換,也就是可以計算,只要這組態符合一定的條件,由波動力學,結論一定成立,這就是量子信息學的基礎。

量子信息變革

根據摩爾定律,每十八個月計算機微處理器的速度就增長一倍,其中單位面積(或體積)上集成的元件數目會相應地增加。可以預見,在不久的將來,晶片元件就會達到它能以經典方式工作的極限尺度。因此,突破這種尺度極限是當代信息科學所面臨的一個重大科學問題。

量子信息的研究就是充分利用量子物理基本原理的研究成果,發揮量子相干特性的強大作用,探索以全新的方式進行計算、編碼和信息傳輸的可能性,為突破晶片極限提供新概念、新思路和新途徑。量子力學與信息科學結合,不僅充分顯示了學科交叉的重要性,而且量子信息的最終物理實現,會導致信息科學觀念和模式的重大變革。

量子信息科學

量子特性在信息領域中有著獨特的功能,在提高運算速度、確保信息安全、增大信息容量和提高檢 測精度等方面可能突破現有經典信息系統的極限,於是便誕生了一門新的學科分支一量子信息科學。

它是量子力學與信息科學相結合的產物,包括:量子密碼、量子通信、量子計算和量子測量等,近年來,在理論和實驗上已經取得了重要突破,引起各國政府、科技界和信息產業界的高度重視。人們越來越堅信,量子信息科學為信息科學的發展開創了新的原理和方法,將在21世紀發揮出巨大潛力。

波動力學:量子力學的兩大形式之一,由薛丁格創立,與海森伯等人創立的矩陣力學在數學形式上是等價的。根據微觀粒子的波動性建立起來的用波動方程描述微觀粒子運動規律的理論,量子力學理論的一種表述形式。1924年,L.V.德布羅意提出微觀粒子具有波動性的假設。1926年,E.薛丁格在此基礎上提出微觀粒子運動滿足的波動方程,用於解決氫原子問題獲得成功,後來用於其他問題,並發展了完善的近似計算方法。與運用矩陣作為數學工具的矩陣力學相比,波動力學使用比較熟悉的波動語言和偏微分方程,比較適合於初學者,在量子理論的基本應用中最常使用的也是這種形式。

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