量子物理的前景,学哪一分支有实际应用
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发布时间：2023-01-25 10:46
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时间：2024-09-29 05:04
1. 量子计算的计算能力要比经典计算要强。但是至于强多少，现在没有严格的证明，这一点我已经说了很多次了。2^N只是人们构想的。量子计算可以到达的计算空间是post-BQP，至于这个post-BQP到底有多大，没有人知道。
2. 量子计算机的速度要快。我们只是已知所有的经典计算都可以有效的变成量子计算。至于量子计算能快多少，我们也不知道。是不是有量子算法可以有效的解决NP-Hard，甚至有效的解决P-space，甚至更快。这些都还有待研究。
3. 量子计算节能。由于量子计算都是unitary operator（幺正），是可逆的计算。也就是说只有在一次量子计算结束时（测量量子态时）才会出现熵增。这个也是量子计算在物理意义上的优势。经典计算永远不可能有这个优势。
那么，量子计算现在有什么应用呢。现在几乎没有。原因是现在通用性的量子计算实现上还有很多的困难。就现在来看只有D-wave一家公司有商业化的量子计算机。只是现在只能计算的Ising model的ground state出来（但，不要小瞧这个，这个也是NP-Hard问题了）。尽管，现在D-wave好像没有多大用处，但是可以证明D-wave用的量子算法也是通用的，也就是说D-wave有一天可能会改造成通用的量子计算机出来。
说到了硬件实现上了，我就引用自己在知乎的回答量子计算机的工作原理如何简单解释？ - huang莱因哈特的回答。这里有更加详细的关于量子计算机硬件及其实现的方法的讨论，这里不重复了。
那么，假设一天通用型的量子计算做出来了。首先可以知道的是，所有银行里，*中，甚至是军队中用的RSA密码的破译将得到有效的解决（shor algorithm）。这不亚于原子弹对世界格局的影响。还有很多算法的加速可以改变世界，这里就不一一列举，有兴趣的同学可以看看http://math.nist.gov/quantum/zoo/，这里列举一些已知的量子算法加速经典算法的例子。
当然了，量子计算做出来了，那么量子通信的元器件也能做出来了。当然这属于量子通信改变世界的部分了。
再说一个有趣的，前面没有人提到的方向吧。最近有些论文有提出黑洞会喷射出信息（详见霍金辐射），但是这些信息的复杂度可能只能用量子计算来破译出来。也就是说，掌握了量子计算的人类可以破译更多宇宙中有效的信息。（当然这些只是猜想）
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时间：2024-09-29 05:04
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1. 量子计算的计算能力要比经典计算要强。但是至于强多少，现在没有严格的证明，这一点我已经说了很多次了。2^N只是人们构想的。量子计算可以到达的计算空间是post-BQP，至于这个post-BQP到底有多大，没有人知道。
2. 量子计算机的速度要快。我们只是已知所有的经典计算都可以有效的变成量子计算。至于量子计算能快多少，我们也不知道。是不是有量子算法可以有效的解决NP-Hard，甚至有效的解决P-space，甚至更快。这些都还有待研究。
3. 量子计算节能。由于量子计算都是unitary operator（幺正），是可逆的计算。也就是说只有在一次量子计算结束时（测量量子态时）才会出现熵增。这个也是量子计算在物理意义上的优势。经典计算永远不可能有这个优势。
那么，量子计算现在有什么应用呢。现在几乎没有。原因是现在通用性的量子计算实现上还有很多的困难。就现在来看只有D-wave一家公司有商业化的量子计算机。只是现在只能计算的Ising model的ground state出来（但，不要小瞧这个，这个也是NP-Hard问题了）。尽管，现在D-wave好像没有多大用处，但是可以证明D-wave用的量子算法也是通用的，也就是说D-wave有一天可能会改造成通用的量子计算机出来。
说到了硬件实现上了，我就引用自己在知乎的回答量子计算机的工作原理如何简单解释？ - huang莱因哈特的回答。这里有更加详细的关于量子计算机硬件及其实现的方法的讨论，这里不重复了。
那么，假设一天通用型的量子计算做出来了。首先可以知道的是，所有银行里，*中，甚至是军队中用的RSA密码的破译将得到有效的解决（shor algorithm）。这不亚于原子弹对世界格局的影响。还有很多算法的加速可以改变世界，这里就不一一列举，有兴趣的同学可以看看http://math.nist.gov/quantum/zoo/，这里列举一些已知的量子算法加速经典算法的例子。
当然了，量子计算做出来了，那么量子通信的元器件也能做出来了。当然这属于量子通信改变世界的部分了。
再说一个有趣的，前面没有人提到的方向吧。最近有些论文有提出黑洞会喷射出信息（详见霍金辐射），但是这些信息的复杂度可能只能用量子计算来破译出来。也就是说，掌握了量子计算的人类可以破译更多宇宙中有效的信息。（当然这些只是猜想）
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