为什么量子计算如此难以解释? - quantamagazine

21-06-18 banq

构建量子计算机的实际难度是:退相干,这意味着量子计算机与其环境(附近的电场、温暖的物体以及其他可以记录有关量子位的信息的事物)之间发生不需要的相互作用,否则可能会导致对量子位的过早“测量”,从而将它们分解为肯定为 0 或肯定为 1 的经典位。 

此问题的唯一已知解决方案是量子纠错:一个在 1990 年代中期提出的方案,它巧妙地将量子计算的每个量子位编码成数十个甚至数千个物理量子位的集体状态。但研究人员现在才开始在现实世界中进行这种纠错工作,实际投入使用需要更长的时间。当您阅读有关 50 或 60 个物理量子位的最新实验时,重要的是要了解量子位未经过纠错。在它们实现之前,我们不希望能够扩展到数百个量子比特以上。

 

误解概念

量子叠加的概念很难用日常用语来表达。因此,毫不奇怪,许多作者选择了一个简单的方法:他们说叠加意味着“同时”,因此一个量子位或量子位只是一个可以“同时为 0 和 1”的位,”而经典位只能是其中之一。他们继续说,量子计算机将通过使用量子位来尝试所有可能的叠加解决方案——即同时或并行地尝试所有可能的解决方案来实现其速度。

这就是我开始认为的量子计算普及的根本错误,也是导致所有其他错误的错误。

问题是,要使计算机有用,在某些时候您需要查看它并读取输出。但是,如果您查看所有可能答案的均等叠加,量子力学规则说您只会看到和读取随机答案。如果这就是你想要的,你可以自己选择一个。

叠加的真正含义是“复杂的线性组合”。在这里,我们所说的“复杂complex”不是“复杂complicated”的意思,而是实数加虚数的意思,

而“线性组合”是指我们将不同的状态倍数相加。所以一个量子比特是一个位,它有一个复数,称为振幅,它是 0 的可能性,而不同的振幅是与它的可能性是 1 相关的。这些振幅与概率密切相关,概率等于距离的平方。

 

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