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基于計算科學(xué)的量子計算系統(tǒng)的發(fā)展與成熟
基于計算科學(xué)的量子計算系統(tǒng)的發(fā)展與成熟的畢業(yè)論文怎么寫，小編為你提供一篇范文參考，希望您喜歡！
，不過，在費(fèi)曼眼里，這卻恰恰提供一個契機(jī)。因為另一方面，量子力學(xué)系統(tǒng)的行為也具有良好的可預(yù)測性：在干涉實驗中，只要給定初始條件，就可以推測出屏幕上影子的形狀。費(fèi)曼推斷認(rèn)為如果算出干涉實驗中發(fā)生的現(xiàn)象需要大量的計算，那么搭建這樣一個實驗，測量其結(jié)果，就恰好相當(dāng)于完成了一個復(fù)雜的計算。
在費(fèi)曼設(shè)想的啟發(fā)下，1985年英國牛津大學(xué)教授多伊奇DavidDeutsch提出是否可以用物理學(xué)定律推導(dǎo)出一種超越傳統(tǒng)的計算概念的方法即推導(dǎo)出更強(qiáng)的丘奇——圖靈論題。費(fèi)曼指出使用量子計算機(jī)時，不需要考慮計算是如何實現(xiàn)的，即把計算看作由“神諭”來實現(xiàn)的：這類計算在量子計算中被稱為“神諭”（Oracle）。種種跡象表明：量子計算在一些特定的計算領(lǐng)域內(nèi)確實比傳統(tǒng)計算更強(qiáng)，例如，現(xiàn)代信息安全技術(shù)的安全性在很大程度上依賴于把一個大整數(shù)（如1024位的十進(jìn)制數(shù)）分解為兩個質(zhì)數(shù)的乘積的難度。這個問題是一個典型的“困難問題”，困難的原因是目前在傳統(tǒng)電子計算機(jī)上還沒有找到一種有效的辦法將這種計算快速地進(jìn)行。目前，就是將全世界的所有大大小小的電子計算機(jī)全部利用起來來計算上面的這個1024位整數(shù)的質(zhì)因子分解問題，大約需要28萬年，這已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了人類所能夠等待的時間。而且，分解的難度隨著整數(shù)位數(shù)的增多指數(shù)級增大，也就是說如果要分解2046位的整數(shù)，所需要的時間已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過宇宙現(xiàn)有的年齡。而利用一臺量子計算機(jī)，我們只需要大約40分鐘的時間就可以分解1024位的整數(shù)了。
6 量子計算中的神諭
人類的計算工具，從木棍、石頭到算盤，經(jīng)過電子管計算機(jī)，晶體管計算機(jī)，到現(xiàn)在的電子計算機(jī)，再到量子計算。筆者發(fā)現(xiàn)這其中的過程讓人思考：首先是人們發(fā)現(xiàn)用石頭或者棍棒可以幫助人們進(jìn)行計算，隨后，人們發(fā)明了算盤，來幫助人們進(jìn)行計算。當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)不僅人手可以搬動“算珠”，機(jī)器也可以用來搬動“算珠”，而且效率更高，速度更快。隨后，人們用繼電器替代了純機(jī)械，最后人們用電子代替了繼電器。就在人們改進(jìn)計算工具的同時，數(shù)學(xué)家們開始對計算的本質(zhì)展開了研究，圖靈機(jī)模型告訴了人們答案。
如果觀察歷史，會發(fā)現(xiàn)人類文明不斷增多的“發(fā)現(xiàn)”已經(jīng)構(gòu)成了我們理解世界的“公理”，人們的公理系統(tǒng)在不斷的增大，隨著該系統(tǒng)的不斷增大，人們認(rèn)清并解決了許多問題。人類的認(rèn)識模式似乎符合下面的規(guī)律：
“計算工具不斷發(fā)展——整體思維能力的不斷增強(qiáng)——公理系統(tǒng)的不斷擴(kuò)大——舊的神諭被解決——新的神諭不斷產(chǎn)生”不斷循環(huán)。
無論量子計算的本質(zhì)是否被發(fā)現(xiàn)，也不會妨礙量子計算時代的到來。量子計算是計算科學(xué)本身的一次新的革命，也許許多困擾人類的問題，將會隨著量子計算機(jī)工具的發(fā)展而得到解決，它將“計算科學(xué)”從牛頓時代引向量子時代，并會給人類文明帶來更加深刻的影響。
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