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    量子计算机的算法模型初探

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    • 量子计算机的算法模型初探

      2017-10-30 12:19·谦和既济

      量子计算机的工作原理和传统计算机的根本区别在于,

      传统计算机的运行是对bit(位)的操作,从一串二进制数变成另一串二进制数;决定两串二进制数如何转化的是逻辑门。

      量子计算机的运行是对qubit(量子位)的操作,从一个量子态演化到另一个量子态,决定两个量子态如何演化的是量子门,其实质是一个遵循量子力学的Unitary Operator(幺正算符)。

      以上特质决定了两种计算机的算法有根本不同。

      其一,qubit是可叠加态(这意味着量子计算机可以进行真正意义上的并行计算),而bit必须只能取0或1之一;

      其二,qubit的演化必须是幺正的,而bit之间如何变化没什么具体约束(一个简单的例子:量子态的演化必须是可逆的,而传统计算机里很多逻辑门都是不可逆的,例如与非门)。

      作为量子算法的两个经典例子,傅里叶变换的Shor算法和最短路径的Grover算法,就应用了量子计算机的独有特性。两者的计算复杂度分别是和,而相应传统计算机算法的计算复杂度分别是和,差距一目了然。

      一些补充论述:

      任意一个传统计算机算法,均有其相应量子计算机算法可模拟;

      存在不能被传统计算机算法模拟的量子计算机算法(可以称为“真正”的量子计算机算法),如上述两例。

      因此,只要造出了位数和现有计算机相近的量子计算机,那么传统计算机算法被取代是必然的事情。

      直白来说,量子计算机的算法包括了传统计算机的算法,而且更快捷,

      比如,10000+1000的算法过程,

      在传统计算机中,采用的就是, 把10000和1000的数转化成二进制,再进行相加,也可以在10000 的基础上进加法运算1000次,也可以编程做成一个基础的数据库,进行调用。

      而量子计算机对这个算式的运算,首先会做一个状态判断,万位数和千位数的相加,然后在后面的数位状态相加,再进行一个状态判断,这种运算,接近人类的思考模式和运算过程。

      最基本的一种量子计算机模型,就是一个太极图,

      用这个模型来处理,状态判断程序,会很完美。

      进一步复杂点的量子计算机模型,可以模拟四象运行,

      从四个维度,四个状态来建立模型,考虑到纠缠状态,过度阶段还有系统封闭性问题,这个模型会结合五行系统来处理。

      随着模型的复杂程度,可以设计出来64格模型,延伸出来384种运动状态,事物的演化过程。

      这种计算,在处理算法方面,计算数字方面和传统计算机也许差别不大,

      不过在推演事物发展过程,资源分配方面,那性能合理性是非常完美的,匹配造物主。

      疾病分类,气象预测,健康趋势,基因检测,职业分类,整合评估,

      对那些用逻辑和模糊算法的领域,尤其适用。

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