每一步量子系統都在朝量子態坍縮

2021-01-17 欣欣向榮吖吖

它能為人類帶來什麼?今天,小量子的你來給大家講講。相信很多網友第一次聽說量子計算機是從薛丁格那裡聽到的。也許當時聽得很仔細,但是很快的,你又知道了,薛丁格先生解釋為什麼量子計算機是「量子」而不是「立方」。如此,你又知道了,量子也就是量子糾纏。說到量子,很多人的理解是太少了,覺得量子計算機好大,天文數字般的大。可是你真的了解了嗎?你了解量子計算機是如何工作的嗎?你知道量子糾纏嗎?小量子覺得,你有必要了解一下量子計算機是什麼。

如果你還是不太了解,那就一起讀讀我們帶你看的量子物理的科普文吧!什麼是量子計算機?量子計算機是一種利用量子糾纏來實現超級計算的計算機。隨著量子力學成為基礎科學,這個概念成為一個能夠不依賴於經典物理實驗數據而完成整數規模運算的強大計算系統的基礎。來看看它的幾張圖:例如,你可以根據圖2.2中的說明,計算蘋果公司的售價:同樣,你也可以根據圖2.3-4中的計算結果,計算一個微型計算機,可以達到2*10^10^5的大小:當然,你也可以根據圖2.5-7中的結果,加1來得到10*10^6*3*10^7這麼多好玩的結果。說到這裡,你一定迫不及待想知道,量子計算機可以用來做什麼。

這裡,我們說說最簡單直接的兩件事:解方程和算術運算。哈密頓量如果你理解電子力學的基本理論知識,你會明白,解方程就是將一個的矢量打散成一個的矢量,這裡的方程就是hamilton方程,裡面的兩個量子數和未知數是實量。如果你理解量子力學,你會明白,解方程可以理解為根據薛丁格方程,消去原有量子數這個觀察到的量子數,方程中的粒子就是自由粒子。從薛丁格方程得到的系統波函數是一個二階量子系統的系統波函數:用一些不同形式的方程就可以進行求解。可以做系統波函數傅立葉分解,也可以用二階hilbertspace來做,一些基本的積分:你對量子波函數有一些基本的了解後,就可以設計一個量子計算機系統來解這些方程了。

然後我們在系統方程中加入一些狀態的前綴x^p和x^n,我們就得到了量子的算符:那麼計算機就可以根據求解薛丁格方程而完成相應的運算。所以,科普不是裝逼,量子計算機不是一個電子計算機那麼簡單。量子計算機的優勢眾所周知,如果你把薛丁格方程進行解析求解,幾乎可以用你的想像來解決。但是如果我們給薛丁格方程賦予一個語義密鑰,也就是薛丁格方程中的非初始的定義。比如說,給這個方程賦予一個語義密鑰,那麼每一步量子系統都在朝量子態坍縮:每次要完成一些與量子態有關的運算,才算完成一步定義。

相關焦點

  • 量子坍縮是由引力誘發的嗎?
    然而,物理學家們為此爭論的是,並沒有明確的物理解釋,可以說明為何會出現這種量子坍縮。當一個系統處於空間量子疊加時,會產生兩個不同的時空疊加,彭羅斯相信,不同的時空疊加會受到抑制:處於疊加的系統的質量越大,兩個時空的差異就越大,波函數坍縮的速度也就越快。
  • 量子坍縮是由引力誘發的嗎?
    然而,物理學家們為此爭論的是,並沒有明確的物理解釋,可以說明為何會出現這種量子坍縮。 此外,雖然量子力學完美地解釋了像原子這樣的微觀系統的行為,但目前仍缺乏實驗證據表明它也適用於描述像人類這樣的宏觀物體。
  • 量子態坍縮到底是如何形成,引力假說似乎不成立,思維影響所致嗎
    量子世界就是如此,當愛因斯坦發現量子力學的時候。他一下子就被其中的一些難以解釋的現象給難住了,原因在於他建立的一系列理論在量子世界根本沒有辦法實現,這也讓愛因斯坦覺得有些不可思議。時至今日量子態坍縮,就是一個沒有辦法解釋的現象,因為如果我們在觀測量子的時候,就會出現不同的情況。而這種不同的情況就會造成量子塌縮,這對於科學家來說,明顯是一個很大的問題。
  • 量子「去坍縮」假說得以驗證
    「去坍縮」假說得以驗證 量子世界和經典世界存在需要一定時間才能穿越的「灰色區域」
  • 女人是這麼複雜的量子疊加態
    沒錯量子就是波和粒子的疊加態·那什麼時候它是波什麼時候是粒子呢·當我們都閉上眼睛不看它時它是波的形態當我們張開眼睛觀測它時它就立馬坍縮成粒子形態把這一特點運用到剛才的「薛丁格的貓」實驗中就會產生這種現象·當我閉著眼睛時貓處於活著和死亡的疊加態當我一回頭看它時疊加態馬上坍縮成其中一種狀態
  • 最新研究表明引力不太可能是量子坍縮的主要原因!!
    這是量子理論中最古怪的原則之一:粒子可以同時存在於兩個位置,但我們只能在這裡或那裡看到它。在著名的 「薛丁格貓」 這一思想實驗中,在實驗者打開箱子觀察內部情況之前,實驗者無法確定箱子內的貓究竟是生是死,而貓的這種 「生死疊加態」 則會在實驗者對箱子內部的情況進行觀察後,坍縮為 「生」 或「死」這兩種確定的狀態。
  • 量子力學中奇異現象之態疊加與坍縮
    量子力學中第一個奇怪的現象被稱為態疊加原理和坍縮。為了能夠簡單直接的解釋量子力學的概念,我們先談談普通人的日常經歷。在我們的常識認知中,客觀物體必然有確定的空間位置。這種存在是客觀的,是獨立於人的意志之外的。
  • 最全面的「量子理論」科普
    它處於一種疊加態。疊加態具有天然的「模稜兩可性」:既可能是這樣,又可能是那樣,或者說幾種可能性同時並存。僅當測量時,它才被迫選擇一種確定的狀態呈現出來。好比一枚「量子硬幣」,當它落下之前,它的狀態是「正面朝上」和「背面朝上」兩種狀態的疊加。
  • 量子理論、量子糾纏和量子加密通信
    而根據在哥本哈根派量子力學,當盒子處於關閉狀態,整個系統則一直保持不確定性的波態,貓的生、死兩種狀態同時存在,即貓生死疊加。在盒子打開後,外部觀測者觀測時,貓的疊加態坍縮為一個態(生或死)。態是針對一個量子而言的,一個量子可以有多個態疊加在一起,當你觀察到其中一個量子的態時,其它態就消失了(坍縮)。2.
  • 成功構建混合量子系統,量子計算機更近一步
    來源:Burrus/NIST美國國家標準與技術研究所(National Institute Of Standards And Technology)的物理學家通過將帶電原子和帶電分子連接或「糾纏」,加強了他們在量子水平上對分子基本性質的控制,展示了一種構建混合量子信息系統的方法,該系統可以操作、存儲和傳輸不同形式的數據。
  • 固體系統中首次實現量子態信息隱形傳輸
    研究人員指出,這是首次在一個固體系統中成功實現了量子態信息隱形傳輸,從發送方到接收方不用傳輸信息載體,這種電路是未來構建量子計算機的重要一環。相關論文發表在最近出版的《自然》雜誌上。  實驗設備類似於傳統計算機晶片,並在發送方和接收方之間建立起量子糾纏。研究人員在設備一個角編制了一點量子信息作為發送方A,信息從這個角到它的對角B實現了「隱形傳輸」,空間距離約6毫米。
  • 中國的量子通信技術突飛猛進!那到底什麼是量子通信?
    如何理解這句話呢,例如在我們所熟悉的宏觀世界裡,當你翩翩起舞繞著原地轉上一圈時,那麼在這個旋轉的過程中的任何一個瞬間,你都處於一個特定的狀態,無論你將這個瞬間如何再分割到更短,你始終處於連續旋轉中的一步。 但是到了量子這裡卻完全不是這麼一回事,比如電子,它的自旋(這和宏觀世界中的物體的自旋不同,這裡我們只需要知道自旋是微觀粒子的內秉屬性,不用去深究。)
  • 量子疊加態的局限
    因而在一個可見光的波長下,也會導致超過千倍的疊加態現象出現,呈現處於疊加態的電子云。這是導致出現疊加態現象的基本原因。或者用於測量粒子的光波的反射光被分子晶體儀器在一定時間內在分子感光材料上面留下感光信息,而後再被人的感覺意識接收、轉換,而建構成為了電子云的疊加狀態圖。這樣被測量粒子的運動就會向著人們的觀察系統呈現出來疊加狀態。
  • 量子四重奏:量子論、量子力學、量子糾纏、量子通信
    一般人看不懂_(:D)∠)_幸好我們有萬能的科普,把它簡化到小學生都看得懂的的樣子。簡化版是:當用特殊的方式產生一對互相糾纏的量子對,根據哥本哈根詮釋,它們的狀態在被測量前是不確定的,如果把這對糾纏量子對分離開一光年遠,然後測量其中一個,再次根據哥本哈根詮釋,它會馬上隨機坍縮為一個確定的量子態,而由於糾纏量子對符合某種守恆定律,另一個未知的量子態就會同時被確定,也就是說另一個粒子也同時坍縮了。那麼問題來了,那飄到一光年外的另一個粒子是怎麼知道該坍縮到哪個量子態的呢?
  • 【墨子沙龍】怎樣控制量子計算機的量子態 | 諾貝爾物理學獎獲得者David·Wineland(上)——周末講壇
    我先做個概述,想必大家都知道你們的計算機和iPad如何工作的,那麼量子力學對計算機又有什麼有意思的影響呢。這跟量子系統中可以實現的一些奇異的性質有關,其中一種性質就是疊加態,我馬上會簡要介紹。我會講一下怎樣控制量子計算機的量子態,最後回到量子計算機和薛丁格的貓有什麼關係。
  • 引力不是量子坍縮的原因
    義大利大薩索國家實驗室的一項地下實驗表明,引力不太可能是量子坍縮的原因。眾所周知,單個微觀粒子平時以機率波的狀態佔據空間:既在這兒,又在那兒,同時出現在兩個地方。按教科書說的,觀察粒子的行為會使它 "坍塌"成單一的現實,隨機出現在某個位置中的一個。
  • 《科學》:「量子漫步」從理論變為現實
    根據「隨機漫步」理論,每完成一階段的拋硬幣後確定的位置,很少出現偏離原始出發點太左或太右的情況。 但是,這樣的情況只是發生在你不在觀察硬幣的時候。如果你去觀察,呈現在你眼前的可以是正面也可以是反面,隨你喜歡而定。如果你像拋硬幣一樣扔出一個量子粒子,你就會看到不同尋常的效應。德國波恩大學的物理學家首次在銫原子實驗中展示了這種效應。他們的研究結果刊登在7月10日出版的《科學》雜誌上。
  • 量子理論詳細解析:為什麼宇宙萬物皆是獨一無二的存在?
    從波粒二象性處於疊加態,量子研究者進而推測,宇宙萬物不止「波粒二象性」處於疊加態,實則在宇宙萬物的演變發展方向未被做出選擇前,一切可能的情況皆處於疊加態,即量子物理學中那句最為著名的物理哲語——一切皆有可能。只有做出選擇時,宇宙萬物的波函數才會出現坍縮,宇宙萬物的具體形態以及其演變發展的狀態,才能最終被確定下來。
  • 科學家玩「旋轉木馬」,把量子態相干性提高了上萬倍
    相干時間是「魂」所謂相干時間,指的是量子比特保持其疊加狀態的持續時間的長短。在進行量子計算實驗室,所有的量子操作要在量子退相干之前完成,才能保證量子操作的保真度。量子比特中相干性的喪失,將導致量子比特的疊加態坍縮為經典態。
  • 量子力學都不懂?還在說你知道量子科技?
    前天習大大在中央政治局集體學習中就強調了要充分認識推動量子科技發展的重要性和緊迫性,加強量子科技發展戰略謀劃和系統布局,把握大趨勢,下好先手棋。如果連量子都不知道,還最後稀裡糊塗地梭哈又稀裡糊塗被套,那小編只能為你祈禱了。