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量子計算機是如何工作的 量子計算機是如何工作的？

生活百科脈沖

簡單來說，普通電腦的計算過程采用的是二進制系統，而量子態允許的是將更復雜的信息編碼成單個數位 。
以上是 IBM的新型量子計算原型機圖示，該計算機必須冷卻至接近零度的絕對溫度才能正常工作 。
具體來說，量子計算機的主要構件是一個“量子位”，也就是說是一個量子對象，因此可以處于無數個狀態 。任何具有量子特性的東西，如電子或光子，都可以作為量子位，只要計算機能夠隔離和控制它 。
一旦在計算機內部形成，每個量子位就會被連接到能夠向其傳送電磁能量的機制中 。而為了運行特定的程序，計算機會用到精確的腳本序列，例如微波傳輸，并以一定的頻率和一定的時間段來調整量子位 。這些脈沖相當于量子程序的“指令”，每條指令都會導致量子位的未測量狀態以特定方式改變 。
此外，這些脈沖操作不僅能夠在一個量子位上完成，在系統中的所有量子位上也都可以完成，通常由每個量子位或一組量子位接收不同的脈沖“指令” 。
一旦程序完成，也就是當數千甚至數百萬個脈沖完成后，就需要對量子位進行再測量以揭示計算的最終結果，從而導致每個量子位變成0或1，這就是量子力學中著名的“波函數崩潰”現象 。
需要注意的是，量子計算機需要額外的量子位作為備份 。因為如果一個量子位計算失敗，系統就需要與備份進行比對，從而將錯誤量子位恢復到正確的狀態 。
這種糾錯也發生在普通計算機上 。但量子系統中所需備份的數量要大得多 。工程師估計，對于一臺可靠的量子計算機，所使用的每個量子位可能需要1,000個或更多的備份 。由于許多高級算法需要數千個量子比特才能開始，因此使用量子機器所需的量子比特總數（包括那些與糾錯有關的量子比特）可能要達到數百萬 。
總而言之，量子計算領域還有許多未知因素 。憑借傳統的計算機技術，摩爾定律確保了每兩年左右的晶體管數量增加一倍 。但是與量子機器相關的復雜電子學目前還沒有類似的預測，對此，許多工程師預計，在未來，人類仍將僅限于對具有相對較少量子位的機器（可能只有幾百個）進行應用 。因此，他們也正在集中精力研究適用于預計在不久的將來可用的適度大小的量子系統的算法 。
【量子計算機是如何工作的 量子計算機是如何工作的？】

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