Re: [問題] 何謂量子電腦 ?

看板CSSE (電腦科學及軟體工程)作者reader (讀者)時間20年前 (2005/01/10 02:29)推噓0(0推 0噓 0→)

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http://www.risc.com.cn/readnews.asp?NewsID=4556 量子通信在科幻電影或神話小說中，常常有這樣的場面：某人突然在某地消失掉，其後卻在別的地方莫名其妙地顯現出來。從物理學角度，人們可以這樣地想像隱形傳送的過程：先提取原物的所有信息，然後將這個信息傳送到接收地點，接收者依據這些信息，選取與構成原物完全相同的基本單元（如原子），製造出原物完美的複製品。遺憾的是，量子力學的不確定性原理不允許精確地提取原物的全部信息，這個複製品不可能是完美的。因此長期以來，隱形傳物只不過是種幻想而已。 1993年Bennet等在PRL上發表一篇開創性的論文，提出量子隱形傳態的方案：將某個粒子的未知量子態（即未知量子比特）傳送到另一個地方，把另一個粒子制備到這個量子態上，而原來的粒子仍留在原處。其基本思想是：將原物的信息分成經典信息和量子信息兩部分，它們分別經由經典通道和量子通道傳送給接收者。經典信息是發送者對原物進行某種測量而獲得的，量子信息是發送者在測量中未提取的其餘信息。接收者在獲得這兩種信息之後，就可製造出原物量子態的完全複製品。這個過程中傳送的僅僅是原物的量子態，而不是原物本身。發送者甚至可以對這個量子態一無所知，而接收者是將別的粒子（甚至可以是與原物不相同的粒子）處於原物的量子態上。原物的量子態在此過程中已遭破壞。量子隱形傳態的原理是這樣的：假設甲手頭有一個粒子 A處於未知量子態，她希望將這個量子態（即一個量子比特的量子信息）送給遠處的乙，但不傳送作為信息載體的粒子 A本身。甲和乙事先需要共享 EPR粒子對 B和 C（即糾纏粒子），由於 EPR粒子對具有量子關聯特性，若對其中一個粒子進行局域操作（包括測量），另一個粒子的量子態立即發生相應的變化，因此 EPR粒子對構成甲和乙之間的一條量子通道。甲對她手頭上的糾纏粒子 B和量子信息載體 A實施一種所謂的 Bell態測量，這個測量可能輸出4種結果，每種測量結果的幾率為1／4,但一次測量只能給出其中一個結果。甲測量到其中一個 Bell態後，獲得2比特的經典信息，當然這個信息完全無法用來確定未知的量子比特，甲將測量結果（即獲得那一個 Bell態）經由經典通道傳遞給乙，乙手頭的糾纏粒子 C會因甲的測量坍縮到相應的量子態上，於是乙在獲知甲的測量結果之後，對粒子 C做相應的操作，便可以使粒子 C處在與粒子 A原先未知量子態完全相同的量子態上，這就完成了粒子 A的未知量子態的量子隱形傳送，此時量子信息的載體是粒子 C，在這過程中甲和乙都不知道他們所傳送的量子比特是什麼。這種量子信息的隱形傳送是否是超光速的傳輸？由於在此過程中經典通信是必不可少的，單靠量子通道無法實現這種隱形傳態，因此，此過程不會違背光速最大原理。這個過程是否違背量子不可克隆定理？沒有，事實上，在甲施行量子測量時，粒子 A的量子態必定被破壞而變成另一狀態，因此，這個過程可以看作是未知量子比特在甲處消失掉，而在乙處重新出現，這不是量子克隆的過程，而是量子信息的傳輸過程。 1997年年底奧地利研究組首先在實驗上演示成功這種量子隱形傳態，論文發表在《自然》上，引起國際學術界的極大興趣。在這之後，有若干研究組相繼在實驗上實現了這種量子隱形傳態。量子隱形傳態所傳送的是量子信息，它是量子通信最基本的過程。人們基於這個過程提出實現量子因特網的構想。量子因特網是用量子通道來聯絡許多量子處理器，它可以同時實現量子信息的傳輸和處理。相比於現在經典因特網，量子因特網具有安全保密特性，可實現多端的分佈計算，有效地降低通信複雜度等一系列優點。目前學術界正在致力於研究量子通信網絡的關鍵技術，如高亮度糾纏源、糾纏操作和純化、量子中繼和量子處理器等，並不斷地取得重要的進展。相信在不久的將來，一種新穎的通信方式將會展現在人們的面前，發揮出奇特的作用。 -- 這一篇對於現有的量子傳送技術寫得夠清楚了。 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 61.222.173.26