量子计算机精品PPT课件
(2024年)量子计算课件
20
离子阱和光学腔等新型技术展望
离子阱量子计算机
利用激光或微波场对离子进行精 确操控，实现量子计算。具有长
相干时间和高保真度等优点。
光学腔量子计算机
基于光学腔和原子或分子的相互作 用，实现量子信息的存储、传递和 处理。具有高速、低噪声等优点。
2024/3/26
12
Grover搜索算法原理及应用场景
2024/3/26
原理
Grover搜索算法是一种基于量子 叠加和量子干涉的搜索算法，用 于在未排序的数据库中快速查找 目标元素。
应用场景
可用于大规模数据库的搜索、优 化问题求解、密码学中的密钥搜 索等。
13
其他经典问题在量子计算中求解方法
线性方程组求解
量子计算课件
2024/3/26
1
目 录
2024/3/26
• 量子计算概述 • 量子比特与量子门 • 量子算法设计与分析 • 量子编程语言与工具介绍 • 量子计算机硬件实现技术探讨 • 挑战、机遇与未来发展趋势预测
2
01
量子计算概述
2024/3/26
3
量子计算定义与发展
量子计算是利用量子力学中的 原理来进行信息处理的新型计 算方式。
。在纠缠态中，一个量子比特的状态无法独立于其他量子比特的状态来
描述。
02
量子纠缠的制备
可以通过对两个或多个量子比特施加特定的量子门操作来制备纠缠态。
例如，对两个处于计算基态的量子比特施加CNOT门和Hadamard门操
作，可以得到一个Bell态，即一种典型的纠缠态。
03
量子纠缠的应用
量子纠缠是量子计算和量子通信中的重要资源，可以用于实现量子密钥
量子计算机课件(精)
2024/1/27
1
目录
2024/1/27
• 量子计算概述 • 量子比特与量子门 • 量子算法与应用举例 • 量子编程语言与工具介绍 • 经典-量子混合编程技术探讨 • 挑战、机遇与未来发展趋势
2
01
量子计算概述
Chapter
2024/1/27
3
量子计算定义与原理
量子计算是利用量子力学中的原理来进行信息处理的新 型计算方式。
Qiskit
Cirq
QuTiP
IBM开发的开源量子计算工具 包，提供多种编程语言和工具 ，支持量子电路的设计、模拟 和优化。同时，Qiskit还提供 丰富的教程和文档，帮助用户 快速上手和深入学习。
Google开发的开源量子计算框 架，提供Python编程接口和多 种工具，支持量子电路的设计 、模拟和优化。Cirq还提供丰 富的示例和文档，方便用户学 习和使用。
量子比特是量子计算的基 本单元，与经典比特相似 ，但状态可以是0、1的叠 加态。
2024/1/27
量子比特性质
量子比特具有叠加性和纠 缠性，使得量子计算能够 处理经典计算无法解决的 问题。
量子比特表示方法
量子比特的状态可以用波 函数或密度矩阵表示，波 函数的模平方表示量子比 特处于某个状态的概率。
8
机器学习算法加速
利用量子计算机可以加速一些机器学习算法的训练和预测过程，如支持向量机、神经网络 等。其基本原理是将机器学习算法转化为量子线路模型，并通过量子计算加速得到模型的 参数和预测结果。
14
04
量子编程语言与工具介绍
Chapter
2024/1/27
15
常见量子编程语言概述
《量子计算机简介》课件
总结
简要回顾和总结量子计算机的概述，突出其对未来的影响，并展望其发展趋势，促使观众对未来的前景产生兴 趣和思考。
量子计算机的应用
揭示化学模拟、优化问题求解以及密码学等领域中，量子计算机的潜在应用， 展现它们能够带来的突破性变革。
当前量子计算机的现状
介绍Google、IBM、Alibaba等公司在量子计算机研究方面的进展，以及中国量 子卫星和量子实验室的引领地位，同时探讨量子通信的发展。
量子计算机的未来展望
《量子计算机简介》
欢迎来到《量子计算机简介》PPT课件。在本次课程中，我们将深入探索令人 兴奋的量子计算机世界，揭示其巨大的潜力和应用。
什么是量子计算机？
了解传统计算机与量子计算机的区别，介绍量子比特（qubit）的概念，以及量子计算机在信息处理上的独特 之处。
为什么需要量子计算机？
探讨传统计算机ห้องสมุดไป่ตู้临的瓶颈，并展示量子计算机的优势，如量子并行性和量子纠错技术，以解决当前计算问题 的限制。
量子计算机介绍(PPT)
玻姆(D. Bohm ) 也是主张 量子力学只给微观客体以统计 性描述是不完备的。1953 年他 提出, 有必要引入一附加变量 对微观客体作进一步的描述。 这就是隐变量(h iddenvariabl e) 理论。 1965 年, 贝尔(J. Bell) 在局域隐变量理论的基础上推 导出一个不等式, 人称Bell 不等式, 并发现此式与量子力 学的预言是不符的, 因而我们 有可能通过对此式的实验检验, 来判断哥本哈根学派对量子力 学的解释是否正确.
从EPR谈起
然而,自然界是否确实按照量子理论的规律运行? 量子力学的解释是否站得住脚, 自20 世纪20 年代量 子力学建立以来一直是颇有争议的。以爱因斯坦为代 表的一批科学家始终认定量子力学不是完备的理论, 而以玻尔为代表的哥本哈根学派则坚信量子理论的正 确性。 爱因斯坦等人构思了一个由两个粒子组成的一 维系统相互远离的思想实验, 用反证法对量子力学 的完备性提出质疑。
量子计算机的构造及实验方案
• 正如经典计算机建立在通用图灵机基础之上，量子计算机亦 可建立在量子图灵机基础上。量子图灵机可类比于经典计算机的 概率运算。上面提到的通用图灵机的操作是完全确定性的，用q 代表当前读写头的状态，s代表当前存储单元内容，d取值为L,R, N,分别代表读写头左移、右移或不动，则在确定性算法中，当q, s给定时，下一步的状态q'，s'及读写头的运动d完全确定。我们 也可以考虑概率算法，即当q,s给定时，图灵机以一定的概率 （q,s,q,s”,d）变换到状态q',s'及实行运动d。概率函数 (q,s, q',s',d）为取值[0,1]的实数，它完全决定了概率图灵机的性质。 经典计算机理论证明，对解决某些问题，慨率算法比确定性算法 更为有效。 • 量子图灵机非常类似于上面描述的经典概率图灵机，现在q,s, q',s'相应地变成了量子态，而概率函数 （q,s,q',s',d）则变 成了取值为复数的概率振幅函数x(q,s,q',s',d），量子图灵机 的性质由概率振幅函数确定。正因为现在的运算结果不再按概率 叠加，而是按概率振幅叠加，所以量子相干性在量子图灵机中起 本质性的作用，这是实现量子并行计算的关键。
《量子计算机》PPT课件-2024鲜版
2024/3/27
1
目
CONTENCT
录
2024/3/27
• 量子计算概述 • 量子计算机硬件实现 • 量子计算机软件与算法 • 量子计算机应用领域 • 当前挑战与未来发展趋势 • 总结回顾与课堂互动环节
2
01
量子计算概述
2024/3/27
3
量子计算定义与原理
2024/3/27
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03
量子计算机软件与算法
2024/3/27
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量子编程语言与工具
量子编程语言
Q#、Quipper、QCompute等
Q#
微软开发的量子编程语言，集成于Visual Studio 中，提供丰富的库和工具。
Quipper
基于Haskell的量子编程语言，提供高级的量子编 程功能。
2024/3/27
化学反应动力学模拟
模拟化学反应的动力学过程，揭示化 学反应的机理和路径。
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19
优化问题求解
01
02
03
组合优化
利用量子计算解决复杂的 组合优化问题，如旅行商 问题、背包问题等。
2024/3/27
线性规划
通过量子计算加速线性规 划问题的求解，提高优化 算法的效率。
非线性优化
利用量子计算的并行性优 势，解决非线性优化问题， 如神经网络训练等。
2024/3/27
22
技术挑战及解决方案
2024/3/27
量子比特的稳定性和可控性
提高量子比特的相干时间和操控精度，通过优化量子芯片设计和 制造工艺，降低环境噪声对量子比特的影响。
量子纠缠的保持与传递
研究高效、稳定的量子纠缠产生和保持方法，探索量子纠缠在远距 离通信和分布式量子计算中的应用。
量子计算机课件(多应用版)
量子计算机课件引言量子计算机是一种新型的计算模型，它利用量子力学的原理进行计算。
与传统的经典计算机不同，量子计算机使用量子比特（qubit）作为其基本信息单位，而经典计算机使用二进制位（bit）。
量子计算机具有并行性和快速解决复杂问题的能力，因此在诸如密码学、材料科学、药物设计等领域具有广泛的应用前景。
第一部分：量子比特和量子门1.1量子比特量子比特是量子计算机中的基本信息单位，与经典计算机中的二进制位类似。
然而，与二进制位只能处于0或1的状态不同，量子比特可以处于0和1的叠加态。
这意味着量子比特可以同时表示0和1，从而实现并行计算。
1.2量子门量子门是量子计算机中的基本操作，用于对量子比特进行操作。
与经典计算机中的逻辑门类似，量子门可以对量子比特的状态进行改变。
常见的量子门包括Hadamard门、CNOT门和T门等。
这些量子门可以组合使用，实现复杂的量子操作。
第二部分：量子算法2.1Shor算法Shor算法是一种重要的量子算法，它可以用于分解大整数。
在经典计算机中，分解大整数是一个困难的问题，需要大量的时间和计算资源。
然而，Shor算法可以在量子计算机上快速解决这一问题，从而对密码学产生重要影响。
2.2Grover算法Grover算法是一种用于搜索问题的量子算法。
它可以在未排序的数据库中快速找到特定的元素。
与经典计算机相比，Grover算法可以减少搜索次数，提高搜索效率。
第三部分：量子计算机的实现技术3.1超导量子比特超导量子比特是一种基于超导电路的量子比特实现技术。
它利用超导材料中的量子现象，实现量子比特的叠加和操作。
超导量子比特具有较长的量子相干时间和可扩展性，是实现大规模量子计算机的候选技术之一。
3.2离子阱量子比特离子阱量子比特是一种基于离子的量子比特实现技术。
它利用电磁场将离子固定在空间中，并通过激光对离子进行操作。
离子阱量子比特具有较长的量子相干时间和高精度的量子操作能力，是实现量子计算机的另一种候选技术。
《量子计算机》课件pptx
pptx•量子计算概述•量子计算机体系结构•量子算法与应用领域•量子编程与开发工具•量子计算机性能评估指标•未来展望与挑战量子计算概述量子计算定义与原理量子计算是利用量子力学中的原理来进行信息处理的新型计算模式。
它采用量子比特作为信息的基本单元，通过量子叠加、量子纠缠等特性实现并行计算，具有在某些特定问题上比传统计算机更高的计算效率。
量子计算的核心思想是利用量子态的叠加性和纠缠性，在相同时间内处理更多信息，从而实现更高效的计算。
量子门是量子计算中的基本操作，类似于传统计算机中的逻辑门。
常见的量子门包括X门、Y门、Z 门、Hadamard门等。
通过不同的量子门组合，可以实现复杂的量子算法和量子程序。
量子比特（qubit）是量子计算的基本单元，与传统计算机中的比特不同，它可以处于0和1的叠加态中。
量子纠缠是量子力学中的一个重要概念，描述了两个或多个粒子之间存在一种特殊的关联关系。
当两个粒子处于纠缠态时，它们的状态是相互依赖的，无论它们相距多远，对一个粒子的测量都会立即影响到另一个粒子的状态。
量子纠缠在量子通信、量子密码学等领域有着广泛的应用。
量子计算机体系结构量子比特（Qubit）量子计算机的基本单元，与传统计算机的比特不同，它可以同时处于0和1的叠加态。
量子门（Quantum Gates）用于操作量子比特，实现量子计算中的逻辑运算。
量子测量（Quantum Measurement）将量子比特从叠加态坍缩到确定态的过程，获取计算结果。
量子算法（Quantum Algorithms）针对特定问题设计的算法，利用量子计算机的并行性加速计算过程。
量子编程语言（Quantum Programming…用于编写量子计算机程序的编程语言，如Q#、Quipper等。
量子操作系统（Quantum Operating S…管理量子计算机硬件和软件资源的系统，提供用户友好的界面和工具。
IBM 推出的商用量子计算机，采用超导量子比特技术，具有高性能和可扩展性。
量子计算机课件
量子计算机中的量子叠加和量子纠缠等特性可以用于构造高效的最优化问题求解算法，如 QAOA算法等。这些算法可以在多项式时间内找到满足特定条件的最优解，相比经典计算机 具有更高的计算效率。
机器学习
量子计算机中的量子叠加和量子纠缠等特性可以用于加速机器学习算法的训练过程。例如， 可以利用量子计算机中的量子神经网络进行图像识别、语音识别等任务，相比经典神经网络 具有更高的训练速度和精度。
应用场景
Grover搜索算法在数据库搜索、密码学、优化问题等领域具有潜在应用价值。例如，在数据库搜索中，可以利用 该算法快速查找目标元素；在密码学中，可以利用该算法破解某些加密算法；在优化问题中，可以利用该算法寻 找满足特定条件的最优解。
其他经典问题求解方法
线性方程组求解
利用量子计算机中的量子叠加和量子干涉等特性，可以构造出高效的线性方程组求解算法， 如HHL算法等。这些算法可以在多项式时间内求解出线性方程组的解，相比经典计算机具有 更高的计算效率。
06
挑战、机遇与未来发展趋势
当前面临主要挑战和困难
量子比特稳定性
量子比特极易受环境噪声干扰，保持其稳定性是实现可靠量子计 算的关键挑战。
量子纠错和容错
由于量子比特的不稳定性，需要发展高效的量子纠错和容错技术 来保证计算的准确性。
量子算法和软件开发
尽管已有一些量子算法展示了超越经典计算的能力，但开发更多 实用、高效的量子算法仍是迫切需求。
基于纠缠态的量子密钥分发协议，通 过分发纠缠光子对并在通信双方进行 测量，生成安全的密钥用于加密通信。
远程过程调用和分布式计算中应用
远程过程调用
利用纠缠态的确定性，在分布式 系统中实现远程过程的同步调用，
量子计算机-课件(精)
量子计算机-课件(精)contents •量子计算机基础知识•量子计算机硬件架构•量子算法•量子计算机编程语言•量子计算机应用场景•量子计算机发展现状与未来趋势目录01量子计算机基础知识1量子计算机的定义与特点23量子计算机是一种基于量子力学原理进行信息处理的计算机。
量子计算机具有高度并行性、量子态叠加和纠缠等特性。
量子计算机能够解决传统计算机无法处理的复杂问题。
03量子计算机通过量子门操作对量子比特进行操作，实现量子计算。
量子计算机的基本原理01量子比特（qubit）是量子计算机的基本单元，可以处于0和1的叠加态。
02量子比特之间的相互作用可以实现并行计算。
量子计算机在处理大规模信息时具有高度并行性和计算效率优势。
量子计算机在化学、材料科学、人工智能等领域具有广泛的应用前景。
量子计算机目前仍处于发展初期，尚未完全成熟和普及化。
量子计算机在加密和密码破解方面具有天然优势。
量子计算机与传统计算机的比较02量子计算机硬件架构1量子计算机的硬件组成23量子计算机的基本信息处理单元，相当于经典计算机中的二进制位。
量子比特（qubit）量子比特之间的相互作用和控制，相当于经典计算机中的逻辑门。
量子门（quantum g…量子比特之间的关联和纠缠状态，是量子计算机实现并行计算的关键。
量子纠缠（quantum …超导量子计算机概述超导量子计算机是利用超导材料和电路实现量子比特的量子计算机。
超导量子比特的实现利用约瑟夫森结、通量、相位等实现超导量子比特。
超导量子计算机的优点工艺成熟、可扩展性强、易于集成等。
离子阱量子计算机概述离子阱量子计算机是利用离子的能级和电荷相互作用实现量子比特的量子计算机。
离子阱量子比特的实现利用激光束、微波场、电场等实现对离子的控制和操作。
离子阱量子计算机的优点相干时间长、易于隔离、可拓展性强等。
010203概述光子量子计算机是利用光子实现量子比特的量子计算机。
光子量子比特的实现利用光子偏振、路径、角动量等自由度实现光子量子比特。
量子计算机简介(共18张PPT)
许多量子系统能用理做学昆比。特q位u使b用i。t不仅能在相应于传统计算机位的
量可大子能数计 昆 的算比因机特子原最分理简解基单是逻这础的数辑些（一学个中2状 传）例的态 统子一就个0位是传和光统的子难1混可题稳沿，合定两现或条在存路人重在径们叠传普，播遍状而。相信态且，存大也数在能的。因在子换相分解句应不话存于在经典的多项式算法，这一结果在密码学中有重要应用
量子计算机原理基础（2）
实验a：从某光源发射的光子沿某条路径射向一个一面涂有银的镜 子。该镜子使光束分离，其中的一半垂直射向接收器A，另一半则 射向接收器B。但是，一个光子作为光的最小单位并不能被分离， 所以光子被接收器A或B检测到的机率相等。如果凭直觉我们可能 认为光子离开镜子的方向是随机的，或者沿垂直方向，或者沿平 行方向。但是，量子动力学告诉我们，光子实际上是沿平行和垂 直两个方向同时传播的。
量子计算机简介
第1页，共18页。
经典计算机简介
我们目前所使用的计算机，代表了近年来技术进步的顶点，而这个技术进步萌芽于 Charles Babbage（1791-1871）的早期思想，并且以德国工程师Konrad Zuse 于1941年创造出第一台计算机为开端。 但是令人惊奇的是，现在放在我们面 前的高速现代化的计算机和它庞大的重达30吨的祖先并没有什么本质的区别，而 那台庞大的机器是由18000个真空管和500米的电线构成的！尽管计算机已经变 的更加小巧而且一般来说在执行任务时已经快的多，但是计算机的任务却并没有 改变：把二进制位（0和1）的编码处理并解释为计算结果。每个位都是一个基本 的信息单元，传统上在数字计算机中用0和1代表。每个位的物理实现是通过一个 肉眼可见的物理系统完成的，例如硬盘的磁化或电容器中的电荷。例如，包含n个 字符并储存在计算机硬盘上的文件是通过一串共8n个0和1描述实现的。在这里存 在着传统计算机和量子计算机之间的一个关键的区别。传统计算机遵循着众所周 知的经典物理规律，而量子计算机则是遵循着独一无二的量子动力学规律（特别 是量子干涉）来实现一种信息处理的新模式。
量子计算机ppt课件
化学模拟问题
VQE算法可应用于新材料的发 现和设计、药物分子的优化等 领域，推动化学和材料科学的
发展。
04
量子计算机性能评估指标
评估指标概述
01
量子计算机性能评估指标是衡量 量子计算机性能的重要标准，用 于评估量子计算机的运算速度、 精度、稳定性等方面的性能。
将经典信息转换为量子态，以及将量子态的测量 结果转换为经典信息的输入输出技术。
量子计算机与外部设备的接口
实现量子计算机与外部设备（如经典计算机、网 络设备等）的通信和数据交换的接口技术。
3
输入输出设备的性能优化
提高输入输出设备的性能，降低对量子计算机运 行效率的影响。
03
量子计算机软件与算法
量子编程语言及开发环境
通过组合不同的量子门，可以实现对
量子门是对量子比特进行操作的基本 单元，类似于经典计算机中的逻辑门 。常见的量子门有Hadamard门、 Pauli门、CNOT门等。
量子计算发展历史及现状
量子计算的概念起源于20世纪80年代，由物理学家费曼提出。随后，科学家们陆续提出了 不同的量子计算模型和算法，如Shor算法、Grover算法等。
产业生态不完善
当前量子计算产业生态尚不成熟，需政府、企业 和科研机构共同努力，推动产业发展。
ABCD
人才短缺
量子计算领域专业人才稀缺，需加强人才培养和 引进。
加强国际合作
量子计算是全球性竞争领域，各国应加强国际合 作与交流，共同推动技术进步和产业发展。
THANKS
感谢观看
难以模拟量子系统
经典计算机难以有效模拟 量子系统的行为。
2024版量子计算机PPT课件
案例三
利用Q#模拟量子纠缠现象
案例四
在Q#中实现Shor的质因数分 解算法
04
量子算法与应用领域
Chapter
Shor算法原理及其在密码学中的应用
Shor算法原理
利用量子纠缠等特性，在多项式时间内完成大数质 因数分解，相比经典计算机具有指数级加速效果。
在密码学中的应用
Shor算法可破解RSA等公钥密码体系，对现有密码 安全构成威胁，推动密码学发展新的抗量子算法。
Grover搜索算法原理及其优化效果
Grover搜索算法原理
通过量子叠加和量子干涉，在无序数据库中实现平方级加速搜索，相比经典计 算机具有显著优势。
优化效果
在处理大规模搜索问题时，Grover算法可显著减少计算时间和资源消耗，提高 搜索效率。
其他典型量子算法简介
量子模拟算法
用于模拟量子系统的演化过程， 可应用于材料科学、化学反应等 领域，相比经典计算机具有更高
06
总结与展望
Chapter
本次课程重点内容回顾
量子计算基本概念
介绍了量子比特、量子门、量子 纠缠等基本概念，为后续学习打 下基础。
量子计算机硬件
介绍了量子计算机的硬件组成， 包括量子芯片、控制系统、低温 系统等，让学员对量子计算机有 更深入的了解。
01 02 03 04
量子算法
详细讲解了Shor算法、Grover 算法等经典量子算法的原理和实 现过程，展示了量子计算在特定 问题上的优势。
加强实践和应用能力
建议学员通过参与项目实践、参 加竞赛等方式，提高自己的实践 和应用能力，将所学知识应用到 实际问题中，推动量子计算技术 的发展。
THANKS
感谢观看
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1992年，贝内特又提出 一种更简单，但 效率减半的方案，即B92方案。
量子密码术
量子密码术并不用于传输密文，而是用于 建立、传输密码本。根据量子力学的不确 定性原理以及量子不可克隆定理，任何窃 听者的存在都会被发现，从而保证密码本 的绝对安全，也就保证了加密信息的绝对 安全。
量子通信系统的基本部件包括量子态发生器、 量子通道和量子测量装置。
按其所传输的信息分为两类：经典量子通信 和量子通信。
经典量子通信主要用于量子密钥的传输 。
量子通信
量子通信可用于量子隐形传送和量子纠缠的 分发。
隐形传送指的是脱离实物的一种“完全”的 信息传送。从物理学角度，可以这样来想象 隐形传送的过程：先提取原物的所有信息， 然后将这些信息传送到接收地点，接收者依 据这些信息，选取与构成原物完全相同的基 本单元，制造出原物完美的复制品。
量子力学原理
干涉性 状态叠加时，依各状态间的相位关系可能 出现相长或相消的状态，这是经典计算机 的布尔状态所不具备的特征。
状态变化 量子依照幺正变换法则，有系统的汉密尔 顿算子决定其变化。
量子力学原理
干涉性，状态变化这两个性质是量子并行 计算的基础，因为系统的各个状态按照幺 正变换同时变化，故一次量子计算可以同 时作用在多个数据上。
量子密码术
最初的量子密码通信利用的都是光子的偏振 特性，在长距离的光纤传输中，光的偏振性 会退化，造成误码率的增加。
目前主流的实验方案则用光子的相位特性进 行编码。与偏振编码相比，相位编码的好处 是对光的偏振态要求不那么苛刻。
目前，在量子密码术实验研究上进展最快的 国家为英国、瑞士和美国。
量子通信
早在60年代, Landauer就已研究计算过程 的可逆性与统计力学的关系。量子计算机 的概念源于对可逆计算机的研究 。
量子计算机
早期量 子计算机，实际上是用量子力学语 言描述的经典计算机，并没有用到量子力 学的本质特性，如量子态的叠加性和相干 性。
Feynman，Fredkin，Toffoli 等人考虑由量 子力学原理确定计算规则发生的现象后,发 现计算理论与物理学规律密不可分。
量子计算机
2004-05-14
主要内容
量子计算机的发展及现状 从计算机科学表述的量子力学原理 量子计算基础 量子算法举例—shor算法 参考文献
主要内容
量子计算机的发展及现状
从计算机科学表述的量子力学原理 量子计算基础 量子算法举例—shor算法 参考文献
量子计算机的发展及现状
量子计算机
Deutch 指出,这种以量子力学原理決定的计算 过程 (即量子计算) 很多方面体现出与经典计算 非常不同的行为。
八十年代初期，一些物理学家证明一台计算机 原则上可以以纯粹的量子力学的方式运行
之后很长一段时间，因为科学家们不能找到实 际的系统可供进行量子计算机的实验，而且还 尚不清楚量子计算机解决数学问题是否会比常 规计算机快，这一研究领域渐趋冷清。
主要内容
量子计算机的发展及现状
从计算机科学表述的量子力学原 理
量子计算基础 量子算法举例—shor算法 参考文献
量子力学原理
量子计算机以量子力学建立逻辑体系，与 量子计算机有关的量子力学的原理，即量 子状态的主要性质包括：
●状态叠加
Hale Waihona Puke ●干涉性●不可复制性与不确定性
● 纠缠 ●状态变化
量子力学原理
尤其值得一提的是1994年美国贝尔实验室的 Peter W. Shor证明运用量子计算机能有效地进 行大数的因式分解。
量子计算机
几年后Grover提出“量子搜寻算法”，可 以破译DES密码体系。
于是各国政府纷纷投入大量的资金和科研 力量进行量子计算机的研究美，英，德， 法，加拿大，日本，中国大陆，台湾，新 加坡，印度等已先后成立专门研究量子计 算机的研究群。
量子计算机
进入20世纪90年代，实验技术和理论模 型的进步为量子计算机的实现提供了可能。
要使量子 计算成为现实，一个核心问题就 是克服消相干。而量子编码是迄今发现的 克服消相干 最有效的方法。主要的几种量 子编码方案是：量子纠错码、量子避错码 和量子防错码。
量子计算机
目前已经提出的在实验上实现对微观量子态的 操纵方案主要利用了原子和光腔 相互作用、冷 阱束缚离子、电子或核自旋共振、量子点操纵、 超导量子干涉等。
状态叠加 設 {|n>}為可能的量子状态,則{∑iaik|k}也
是一个可能的量子状态。对应于量子计算,这 表示量子计算机可以代表经典计算机的很多 状态。
它使得大规模的量子并行存储成为可行, 如 n 能阶系統至少可存 2n个数据, 由于理论上 n无上限。 因此, 可以利用此特性作大规模 的存储。又由于各状态之间有相位相干,存储 过程是平行的。
三大热点 量子计算机 量子密码术 量子通信
量子计算机
20世纪后半页计算机技术大行其道，人类 进入信息时代。随着计算机芯片的集成度 越来越高元件越做越小，集成电路技术现 在正逼近其极限 。
原件小型化过程
量子计算机
从大规模集成电路的发展史看，单粒子晶 体管似乎是必然趋势。当一个晶体管里包 含的杂质电子数目只有一个或少数几个时， 量子行为便为主要性质，这时计算方式必 然要用量子力学才能正确处理。
量子密码术
量子密码术是密码术与量子力学结合的产物， 它利用了系统所具有的量子性质。
首先想到将量子物理用于密码术的是美国科 学家威斯纳。
1970年 ，威斯纳提出，可利用单量子态制 造不可伪造的“电子钞票”。但这个设想的 实现需要长时间保存单量子态，不太现实。
量子密码术
贝内特和布拉萨德在研究中发现，单量子 态虽然不好保存但可用于传输信息。
量子通信
量子力学的不确定性原理不允许精确地提取 原物的全部信息，这个复制品不可能是完美 的。因此长期以来，隐形传送不过是一种 幻 想而已。
1997年，在奥地利留学的中国青年学者潘建 伟与荷兰学者波密斯特等人合作，首次实现 了未知量子态的远程传输。这是国际上首次 在实验上成功地将一个量子态从甲地的光子 传送到乙地的光子上。