量子计算机的工作原理是什么

在科技发展的如此迅速的今天，量子计算机相信大家也不会陌生吧。这种计算机的目的是用来。研究解决计算机中的能耗问题。遵循着量子力学规律的它，在我们现实中它被运用到很多加密解除计划的领域当中。所以如果大家想了解一下它的工作原理的话，不妨看学习啦小编给今天给大家带来的以下知识。

简单来说：

就是用量子比特代替原来的普通比特。

从物理层面上来看，量子计算机不是基于普通的晶体管，而是使用自旋方向受控的粒子(比如质子核磁共振)或者偏振方向受控的光子(学校实验大多用这个)等等作为载体。当然从理论上来看任何一个多能级系统都可以作为量子比特的载体。

从计算原理上来看，量子计算机的输入态既可以是离散的本征态(如传统的计算机一样)，也可以是叠加态(几种不同状态的几率叠加)，对信息的操作从传统的“和”，“或”，“与”等逻辑运算扩展到任何幺正变换，输出也可以是叠加态或某个本征态。所以量子计算机会更加灵活，并能实现并行计算。

要解释细节的话有些麻烦， 给你些关键词可以去查：

1. 量子态， quatum State

2. 量子叠加态， Quantum superposition

3， 量子比特， Qubit

4, 幺正变换 Unitary Transformation

5， 量子逻辑， Quantum Logic

6, 量子门， Quantum Gate (对应于传统的逻辑门，其实就是一些特殊的正变换)

7, 量子算法， quantum Algorithm (当然量子计算机也能实现传统的算法)

8, 然后关于从物理层面如何实现的最好从量子光学开始， 因为偏振的光子是最简单的。

深层来说：

普通的数字计算机在0和1的二进制系统上运行，称为“比特”(bit)。但量子计算机要远远更为强大。它们可以在量子比特(qubit)上运算，可以计算0和1之间的数值。假想一个放置在磁场中的原子，它像陀螺一样旋转，于是它的旋转轴可以不是向上指就是向下指。常识告诉我们：原子的旋转可能向上也可能向下，但不可能同时都进行。但在量子的奇异世界中，原子被描述为两种状态的总和，一个向上转的原子和一个向下转的原子的总和。在量子的奇妙世界中，每一种物体都被使用所有不可思议状态的总和来描述。

想象一串原子排列在一个磁场中，以相同的方式旋转。如果一束激光照射在这串原子上方，激光束会跃下这组原子，迅速翻转一些原子的旋转轴。通过测量进入的和离开的激光束的差异，我们已经完成了一次复杂的量子“计算”，涉及了许多自旋的快速移动。

从数学抽象上看，量子计算机执行以集合为基本运算单元的计算，普通计算机执行以元素为基本运算单元的计算(如果集合中只有一个元素，量子计算与经典计算没有区别)。

以函数y=f(x)，x∈A为例。量子计算的输入参数是定义域A，一步到位得到输出值域B，即B=f(A);经典计算的输入参数是x，得到输出值y，要多次计算才能得到值域B，即y=f(x)，x∈A，y∈B。

量子计算机有一个待解决的问题，即输出值域B只能随机取出一个有效值y。虽然通过将不希望的输出导向空集的方法，已使输出集B中的元素远少于输入集A中的元素，但当需要取出全部有效值时仍需要多次计算。

看完如此众多的知识之后。我知道大家对量子计算机更深入的了解了不少。我希望大家在通过这样的了解之后，能够对这种高层次的计算机有更进一步的认识。因为这种计算机，给。科学界带来不少的好处。有兴趣更深一步专研的你们，希望能够继续利用这种计算机的潜力，更进一步地投入到科学发展当中。