量子信息技术

缺 陷
• 在实际系统中量子相干性很难保持。 在量子计算机中，量子比特不是一个 孤立的系统，它会与外部环境发生相 互作用，导致量子相干性的衰减
潜 • 密码破解 力 • 运算速度快（当然的）
D-Wave 量子计算机
在2007年，加拿大计算机公司D-Wave展示了 全球首台量子计算机“Orion（猎户座）”， 它利用了量子退火效应来实现量子计算。该 公司此后在2011年推出具有128个量子位的DWave One型量子计算机并在2013年宣称 NASA与谷歌公司共同预定了一台具有512个 量子位的D-Wave Two量子计算机。
中国科学家日前曾经创造了97公里的 量子远距离传输世界纪录，引起轰动（泱 泱大国嘛），不过长江后浪推前浪。新浪 科技援引美国物理学家组织网的报道称， 维也纳大学和奥地利科学院的物理学家凭 借143公里的成绩再创了新高，朝着基于 卫星的量子通讯之路迈出了重要一步。
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到目前为止，关于量子传输的研究仅仅停留在 理论探索阶段，有研究人员表示该技术的掌握是宇 宙先进文明的标志，将彻底改变空间旅行的途径， 只需要量子传输就能进行空间旅行，根本不需要庞 大而复杂的火箭。
抛硬币？
量子计算机的输入用一个具有有限能级 的量子系统来描述，如二能级系统（称为量 子比特量子计算机的变换（即量子计算）包 括所有可能的幺正变换。 1.量子计算机的输入态和输出态为一般的叠 加态，其相互之间通常不正交； 2量子计算机中的变换为所有可能的幺正变换。 得出输出态之后，量子计算机对输出态进行 一定的测量，给出计算结果。
薛定谔之猫是关于量子理论的一 个理想实验。实验内容是：这只猫十 分可怜，它被封在一个密室里，密室 里有食物有毒药。毒药瓶上有一个锤 子，锤子由一个电子开关控制，电子 开关由放射性原子控制。如果原子核 衰变，则放出α 粒子，触动电子开关， 锤子落下，砸碎毒药瓶，释放出里面 的氰化物气体，猫必死无疑。这个残 忍的装置由奥地利物理学家埃尔 温·薛定谔所设计，所以此猫便叫做 薛定谔猫。量子理论认为：如果没有 揭开盖子，进行观察，我们永远也不 知道猫是死是活，它将永远处于非死 非活的叠加态，这与我们的日常经验 严重相违。
量子信息技术
量子论的一些基本论点显得并不“玄乎”， 但它的推论显得很“玄”。我们假设一个“量子” 距离也就是最小距离的两个端点A和B。按照量子 论，物体从A不经过A和B中的任何一个点就能直 接到达B。换句话说，物体在A点突然消失，与此 同时在B点出现。除了神话，你无法在现实的宏 观世界找到一个这样的例子。量子论把人们在宏 观世界里建立起来的“常识”和“直觉”打了个 七零八落。
企业号飞船的量子传输通道可以在几秒钟之内完成 点对点的隐形传输，但现实理论计算表明这个时间需要 4,500,000,000,000,000年！即4500万亿年！大约是宇宙年 龄的350,000倍！
量子通信的理论原理
首先关于量子的“隐形”信道, 其实是处于纠缠状态下的量子对. 一般我们使用比较容 易处理的EPR纠缠对(最大纠缠). 此时量子对处于四种贝尔态的一种:量子通信原理 |Φ+> (AB)= (|00> + |11>) / sqrt(2); |Φ->(AB) = (|00> - |11>) / sqrt(2); |Ψ+>(AB) = (|01> + |10>) / sqrt(2); |Ψ->(AB) = (|01> - |10>) / sqrt(2); 或者简单地说他们状态“必然一样”或者“必然相反”. 当其中的一个状态改变的时 候， 另外一个状态也会立即相应地变化. 假设AB处于 |Φ+> (AB)的状态: |Φ+> (AB)= (|11> + |00>) / sqrt(2); 假设需要传输的量子比特是: |Φ>(C) = α|0> + β|1> （α, β为复数，且|α|^2 + |β|^2=1); 因为C和EPR对A,B是不相关的， 因此系统整体的状态是: |System> = |Φ+> (AB) ⊗ |Φ>(C) = [(|11> (AB)+ |00>(AB)) / sqrt(2)] ⊗ [α|0> (C)+ β|1>(C)]由于:|11> = (|Φ+> - |Φ>)/sqrt(2);|00> = (|Φ+> + |Φ->)/sqrt(2);|01> = (|Ψ+> + |Ψ->)/sqrt(2);|10> = (|Ψ+> - |Ψ>)/sqrt(2);所以, 可以把系统波函数转换为对于AC纠缠的贝尔基底:|System> = 0.5( |Φ+>(AC) ⊗ (α|0>(B) + β|1>(B) ) + |Φ->(AC) ⊗ (α|0>(B) - β|1>(B) ) + |Ψ+>(AC) ⊗ (β|0>(B) + α|1>(B) ) + |Ψ->(AC) ⊗ (β|0>(B) - α|1>(B) ))不难看出系统是以下几种状态的线 性叠加:|Φ+>(AC) ⊗ (α|0>(B) + β|1>(B) )|Φ-> (AC) ⊗ (α|0>(B) - β|1>(B) )|Ψ+>(AC) ⊗ (β|0>(B) + α|1>(B) )|Ψ->(AC) ⊗ (β|0>(B) - α|1>(B) )而且以上每种状态的几率幅相等. 所以， 当对于AC进行贝尔测量的后， 系统会坍塌到以上的一种状态.因为我们如果要使B的 状态和C相同, 既：α|0>(B) + β|1>(B), 只要使用对应的泡利矩阵变换就可以了.所以当对 AC的测量结果为|Φ+>(AC)时，B不需要任何变换;当对AC的测量结果为|Φ->(AC)时，B 的变换矩阵是[0 1 / 0 -1]; 当对AC的测量结果为|Ψ+>(AC)时，B的变换矩阵是[0 1 / 1 0];当对AC的测量结果为|Ψ>(AC)时，B的变换矩阵是[0 -1 / 1 0].于是，量子传输就完成了.
NSA加密破解计划
国国家安全局（NSA）正在研发一款用于破 解加密技术的量子计算机，希望破解几乎所 有类型的加密技术。投入巨资 投入4.8亿进 行“渗透硬目标”
隐形传输并不仅仅是科幻小 说里面的故事。它是真实的，并 且已经存在了。或者至少，量子 的隐形传输已经成为了可能：这 是指量子态从一个地方到另一个 地方的瞬时传输。
原理：使得这个 技术成为可能的 奇怪现象叫做量 子纠缠，它是指 对于某些特定的 粒子而言，即使 它们已经在空间 上分离了，但它 们之间仍然存在 着的某种神秘连 接。
在经典状态下，一个个独立的 光子各自携带信息，通过发送和接 收装置进行信息传递。但是在量子 状态下，两个纠缠的光子互为一组， 互相关联，并且可以在一个地方神 秘消失，不需要任何载体的携带， 又在另一个地方瞬间神秘出现。量 子态隐形传输利用的就是量子的这 种特性，我们首先把一对携带着信 息的纠缠的光子进行拆分，将其中 一个光子发送到特定位置，这时， 两地之间只需要知道其中一个光子 的即时状态，就能准确推测另外一 个光子的状态，从而实现类似‘超 时空穿越’的通信方式。
∴同学们，好好学习，天天向上
THANK YOU!