yinzhangqi
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讲一点点我了解的量子计算与量子信息
我讲的大部分来自Nielsen和Chuang的《Quantum Computation and Quantum Information》
以及自己看的一些文献。
一般人们认为量子计算是从上个实际70年代末开始兴起的。人们那时开始研究数字电路可逆的逻辑门。
Toffoli给出了一个可逆的门，需要3个比特位。经典的逻辑门一般不可逆，可是量子系统天生是可逆的，
于是人们把目光转向了量子系统。后来1985年David Deutsch提出利用量子系统的物理规律，我们是
否可以得到Turing机更强的计算能力，我们是否可以用量子计算机完成经典的计算机完成不了的工作？
1994年Shor证明了大数质因子分解以及离散对数(discrete logarithm)问题可以用量子计算机很迅速
的解决。这两个问题对经典计算机来说是非常困难的。1995年Grover给出了在一个没有实现排序的数
据库中搜索的问题可以通过量子计算机大大的提高速度。
1982年，Feynman指出，用经典计算机模拟量子体系很多情况下是非常困难的，那么用量子计算机
应该会改善这个问题。后来许多小组沿着他的想法往下做，发现确实如此。用量子计算机模拟量子体系
不论在科学上还是在技术上都很有价值。
在量子计算方面，1995年Deutsch证明两个量子比特的量子门是Universal的，这点与经典的计算理论
不同。所以后来人们的目光就集中在寻找两比特量子门上来了。对应于经典的逻辑门，我们也定义了比如
SWAP门，NOT门，Phase门等单量子比特门，同时定义了CNOT门，CPHASE门等两量子比特门。相
应的算法以及量子电路的构建都有许多人在做研究。物理学家专注于如何实现这些门操作。目前研究比较
多的有NMR(核磁共振)，腔QED，被束缚的粒子体系，超导器件，海森堡自旋链体系等等。
对量子信息的研究，最有名的是1993年的那篇提出量子隐形传态(Teleportation)设想的论文。值得一
提的是teleportation这个词来自科幻小说。1997年维也纳大学的Zeilinger小组实现了量子隐形传态。
随着对量子信息研究的深入，1995年Ben Schumacher对应于信息论中的比特给出了量子比特(qubit)的
概念。同时也给出了许多相对与经典信息论相对应的概念，如量子信道，纠错等等。接着对应于信息
熵，人们也给出了量子通讯中熵的概念，由此引入了纠缠的度量。对纠缠的研究是目前量子计算与量子
信息研究的一个核心。
我们知道，不论在量子信息还是量子计算里面，纠缠都是一个非常重要的资源。量子计算中需要用swap
操作来做计算，而量子信息中的中继器也可以看做是对量子态的一个交换操作。所以在这个层面上，量子
信息与量子计算是一体的，它们密不可分。
量子密码是量子信息与计算中发展比较成熟的一个理论。1984年Bennet和Brassrd提出了用量子态对
测量的脆弱性来传输密码。他们提出的这个协议被称为BB84。1992年Bennet等提出了对BB84协议的
改进。据报道，国外的小组已经实现了在相聚一百公里的两点间传输量子密码。我国物理所吴令安研究
员目前从事量子密码的研究，已经成功的在相聚一公里的两点间传输了密码。国外据说已经出现了商业
化的产品，而五角大楼和白宫之间也有这么一条传输量子密码的通道。
综上所述，我们可以看出，量子信息与量子计算是一个多学科交叉融合的产物，他未来的发展充满了挑
战。我能够在研究生阶段进入这个领域开始学习研究是我的幸运。由于自己的知识和能力的限制，我无
法讨论量子信息与量子计算的研究对量子力学本身发展的促进作用。最后我提一点，量子测量理论在量
子信息与量子计算的发展过程中起到了非常关键的作用，反过来由于量子信息与量子计算的需要，近年
来人们在量子测量理论上也获得不小的进步。
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| 发表时间：2005-09-15, 20:21:58 |
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星空浩淼
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Re: 讲一点点我了解的量子计算与量子信息
搞这个，很好混paper：-）
唯有与时间赛跑，方可维持一息尚存
| 发表时间：2005-09-16, 23:46:50 |
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yinzhangqi
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Re: 讲一点点我了解的量子计算与量子信息
确实如此。这个领域似乎有许多东西人们都不清楚，所以论文容易发。
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| 发表时间：2005-09-17, 00:48:35 |
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萍踪浪迹
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Re: 讲一点点我了解的量子计算与量子信息
学点初等数论和量子力学加上基本的电路原理之类的,与普通计算机的东西一配合
paper就出来了:)
漫漫长夜不知晓 日落云寒苦终宵
痴心未悟拈花笑 梦魂飞度同心桥|
-------------------------------------------------
红叶晚萧萧，长亭酒一瓢
残云归太华，疏雨过中条
树色随山迥，河声入海遥
帝乡明日到，犹自梦渔樵
| 发表时间：2005-09-17, 05:42:27 |
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yinzhangqi
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Re: 讲一点点我了解的量子计算与量子信息
这个是做算法和量子电路设计的吧。其实连基本的量子逻辑器件还在寻找中，
做这个就太超前了。
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| 发表时间：2005-09-18, 09:20:00 |
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弱力三千
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Re: 讲一点点我了解的量子计算与量子信息
理论工作允许超前些
但是现在连退相干的难题都还未解决
所以量子计算还是处于草创时期
| 发表时间：2005-09-19, 03:12:44 |
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yinzhangqi
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Re: 讲一点点我了解的量子计算与量子信息
量子计算的创始人之一David Deutsch可要乐观得多，他认为“Universal Quantum Computers are Only Years Away”。看看他8月30号写的那篇日志：
For a long time my standard answer to the question ‘how long will it be before the first universal quantum computer is built?’ was 'several decades at least’. In fact, I have been saying this for almost exactly two decades … and now I am pleased to report that recent theoretical advances have caused me to conclude that we are within sight of that goal. It may well be achieved within the next decade.
The main discovery that has made the difference is cluster quantum computation, which is a marvellous new way of structuring quantum computations which makes them far easier to implement physically.
http://www.qubit.org/people/david/index.php?blog=20050830143405
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| 发表时间：2005-09-19, 09:33:22 |
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荒唐
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嗯，量子计算真的是新兴的学科……
……跟90年代初的时候混沌和分形理论在中国刚刚火起来的时候很像。那时候关于混沌和分形的论文集里面许多论文的水平原则上就连看过一点科普读物数学比较好的中学生都能写出来。
感觉量子计算机的真正难点在于硬件的实现上，其基本原理连我这种滥水平的选手都能理解个八九不离十。
这个坛子里头还有谁能比偶更无知啊？？？
| 发表时间：2005-09-22, 11:49:01 |
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yinzhangqi
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Re: 讲一点点我了解的量子计算与量子信息
如何从硬件上实现量子计算，量子通讯，实际上还是一个物理学家非常关注的问题，与量子光学、
强关联体系等物理学理论与实验有紧密的联系。所以做物理的人，研究一下这个还是很有意义的，
也能够真正学点东西。
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| 发表时间：2005-09-24, 09:55:23 |
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荒唐
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嗯，作为一个外行，我（没多少根据的）的感觉是：
搞量子计算机，如果光搞纯理论，不研究实现实现问题，似乎出不来什么真正重要的东西，这方面该出的东西都出了。还不如专门研究量子算法得了:)（外行胡诌，不要认真:)）
这个坛子里头还有谁能比偶更无知啊？？？
| 发表时间：2005-09-24, 12:43:43 |
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yinzhangqi
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Re: 讲一点点我了解的量子计算与量子信息
怎么可能是纯理论呢？
理论都是为了解决量子计算中的实际问题的。
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| 发表时间：2005-09-24, 21:46:18 |
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弱力三千
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Re: 讲一点点我了解的量子计算与量子信息
跟90年代初的时候混沌和分形理论在中国刚刚火起来的时候很像。那时候关于混沌和分形的论文集里面许多论文的水平原则上就连看过一点科普读物数学比较好的中学生都能写出来。
感觉量子计算机的真正难点在于硬件的实现上，其基本原理连我这种滥水平的选手都能理解个八九不离十。
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中学生水平的人写混沌只能写出中学生的料
要知道，混沌理论的纵深度度是很大的
从稳定性分析开始，需要的是数学研究生的知识，而不是中学生的知识！
再深入到Smale马蹄以及中心流形定理，同宿轨道，异宿轨道，Melnikov函数等等都需要动力系统的艰深知识
你可能是以中学生的视角看混沌，才得出你的结论吧
何况相空间分析等一系列课题，以及涉及到KAM理论中黄金KAM环面破裂后出现的有序与无序并存的复杂运动，就算读完数学博士也未必能够搞多清楚
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| 发表时间：2005-09-25, 07:17:15 |
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星空浩淼
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Re: 讲一点点我了解的量子计算与量子信息
“跟90年代初的时候混沌和分形理论在中国刚刚火起来的时候很像。那时候关于混沌和分形的论文集里面许多论文的水平原则上就连看过一点科普读物数学比较好的中学生都能写出来。”
这个要看什么情况，垃圾文章哪儿都有。荒唐兄想简单了。其实非线性理论很深奥，那里的数学涉及微分几何、拓扑学，随机微分方程；物理上有时涉及重整化什么。
一个理论，在创始阶段不成熟，起点低，大家都在摸索，所以容易混。量子信息和量子计算在理论那里，涉及的基础的确不深。最难的是物理实现上。
唯有与时间赛跑，方可维持一息尚存
| 发表时间：2005-09-25, 09:14:27 |
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荒唐
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两位严重地误解我了，我可不敢妄言这两个学科没啥可研究的……
没有看到讨论的是90年代初国内的分形和混沌的论文集么？许多论文只不过是弄个破程序画个分形或者混沌曲线就发表了，还有一些论文犯大量的低级错误。
里面还是有真正够水平的文章的，但是在国内刚刚兴起的时候，垃圾文章绝对是其中的大部分。
现在的量子计算领域也有点类似，水平高的文章确实也有不少，但还是存在许多比科普水平高不了多少的论文。不过毕竟多少要了解些量子理论，所以文章的平均档次不会差到90年代初分形论文集那样的程度。
我相信情况会逐渐变好的，投机取巧混饭吃的人早晚会被淘汰掉。
我是外行，我关于物理和数学的理解都不可靠，但我虔诚地希望各位老大的指教。请不要因为我的无知而抛弃我，我是一个真心的物理数学爱好者(^!^)
| 发表时间：2005-09-25, 11:18:50 |
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弱力三千
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Re: 讲一点点我了解的量子计算与量子信息
没有看到讨论的是90年代初国内的分形和混沌的论文集么？许多论文只不过是弄个破程序画个分形或者混沌曲线就发表了，还有一些论文犯大量的低级错误。
里面还是有真正够水平的文章的，但是在国内刚刚兴起的时候，垃圾文章绝对是其中的大部分。
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大多数学科都这样
不仅是混沌方面这样
看看经济数学方面的文章
才知道什么叫不入流
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| 发表时间：2005-09-27, 05:55:16 |
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荒唐
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还有
信息论、搏弈论、系统论……那些入门门槛较低的新兴学科和交叉学科，尤其是可能跟哲学扯上关系的学科，都难以幸免于难……
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| 发表时间：2005-09-27, 08:07:38 |
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Re: 讲一点点我了解的量子计算与量子信息
还有什么自组织的
可悲
不成熟的物理课题，和垃圾哲学一混合
简直无语了
当华美的叶片落尽，生命的脉络才历历可见
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| 发表时间：2005-09-28, 07:01:00 |
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