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结论…………………………………………………………………………………………15
参考文献 …………………………………………………………………………………16
致谢 ………………………………………………………………………………………17
1.前言
计算机作为人类历史上最伟大的发明之一，它在我们现今的生活中占有非常重要的地位，计算机技术的发展也越来也快。美国计算机工程师霍华德.艾肯在1947年曾说过，只需要六台电子计算机就能够满足整个美国的计算需求。除了艾肯以外，其他科学家也曾提出过相似的看法，认为人类生活并不需要过多的计算机计算能力。显而易见，他们并没有算上日后生产生活以及科学研究产生的大量数据，以及个人计算机的普及，还有互联网的崛起，这些原因都造成我们对计算机计算能力的需求不断增加。我们是不是在某天能得到我们期望的计算能力呢？按照摩尔定律，计算机微处理器里的晶体管数量每18个月就会翻一倍，那么微处理器上里的线路就将在2020年左右到达原子水平的精细程度。但是由于芯片的发热问题，处理器晶体管的数量不能无限制增加，这就使传统硅处理芯片的发展遇到了瓶颈，所以接下来很可能的解决方案就是建造量子计算机，通过量子计算机对原子的操纵能力来替代传统电子计算机的存储与计算工作。就目前已知的对量子计算机的研究，量子计算机对于某些特定计算时的速度可以超越目前任何的电子计算机。由于平时对于计算机科学比较感兴趣，加上现在专业学到的量子力学，所以本文想谈谈对于量子计算机发展的个人观点和对量子计算机发展趋势的了解。论文网
2什么是量子计算机
2.1 量子计算机的工作原理
到底什么是量子计算机呢，目前来看能够控制原子或者分析使其能够完成量子计算的计算机就是量子计算机。要了解量子计算机首先要知道什么是量子计算，而要理解量子计算首先要知道经典计算的原理。用物理的语言来说，经典计算机的工作原理就是通过特定算法对输入的信号进行处理，算法由计算机内部的逻辑电路来实现。电子计算机具有以下几个特点：（1）在电子计算机中，无论是输入态还是输出态都只是经典信号，通过量子力学的角度来看，便是一个量的本征态的输入状态和输出状态表示。如输入二进制序列10101101101，用量子记号，即|10101101101＞。所有的输入态均相互正交。[1]（2）经典计算机每一步的变换实质上都是正交态与正交态之间的改变，量子变换并不具有这个性质，由此可见，在经典计算机的计算（或改变）只能对应一个特殊的类集，也不能输入叠加态。针对于经典计算机存在的这两方面限制，量子计算机分别对其作了推广。用量子计算机输入例如有限能级量子系统来描述，称为量子比特，量子能级系统的量子计算，包括所有可能的幺正变换。所以量子计算机具有以下几个特点:(1)从量子力学来看，输入状态和输出状态是一般的叠加态的代表，属于非正交关系；(2)量子计算机中发生的变换包含着所有可能的么正变换。获得输出态以后，输出态被量子计算机进行特定的测量以得出最后的结果。所以我们可以看到，量子计算可以对经典计算进行很大的拓展。量子计算机的最基本的特点是通过计算表明量子叠加性和相干性。量子计算机的任何叠加分量变换相当于一个经典的计算工作，不同于传统的计算机的是量子计算机中的所有经典的计算可以同时完成，并按一定的概率振幅叠加操作，计算输出结果。这种类型的计算就被称之为量子并行计算。因为有量子的并行计算，使其可以轻易完成经典计算机原本根本无法完成的工作，例如因子分解一个超大自然数。量子计算机的概念最早来来自于可逆计算机，研究可逆计算机最关键的目的就是为了克服传统电子计算机中产生的能耗问题。电子计算机产生能耗问题会直接造成芯片发热，使计算能力下降，严重影响芯片集成度，这就造成了传统电子计算机的运算能力能够提高的幅度收到了限制。科学家Landauer最先考虑了计算机的能耗问题，他发现计算过程中的不可逆操作是能耗的来源。什么是不可逆操作呢？比如对两比待进行异或操作，由于最后只输出一个比特，那么这就损失了一个自由度，由此可知这种操作是不可逆的，通过热力学的角度来看，计算机就必然会产生一定的热量。所以科学家就在想能否避免这种不可逆性。实际上，只要改进异或门的操作，使原来损失的比特被保留下来，那么这就变成了一个可逆操作。后来其他科学家进行了更加深入的研究并证明所有经典不可逆计算机都能变成可逆计算机。说到经典计算机不得不说到通用图机。通用图灵机有两个组成部分：文献综述