CN106529681A - 一种量子计算机 - Google Patents

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Abstract

为解决现有计算机计算速度慢，计算机存储容量不足等问题，本发明提出一种量子计算机，该量子计算机包括量子计算系统和存储系统，量子计算系统包括一定数量的量子芯片，量子芯片由半导体材料制成，量子芯片包含N个量子位，每个量子位均可表示成两个量子态的线性叠加，量子态包括但不限于粒子自旋量子态，粒子基态和激发态量子态，偏振光量子态，量子芯片还包括纠错码系统，存储系统包含N个量子位。量子计算机利用量子位叠加态和量子位之间的纠缠原理进行量子运算，可以对现有的计算速度和存储容量进行巨大的改进，满足人们对计算速度和存储容量不断增长的需求。

Description

一种量子计算机
技术领域
本发明涉及到计算机技术，特别涉及到一种量子计算机。
背景技术
近几十年来，随着计算机科学技术的发展，人们的生产生活方式有了巨大的进步。计算机的产生和发展对数学、物理学的前言研究都起到了巨大的促进作用，同时计算机在军事以及民用生活方面都已经普及，通过计算机将人的生产生活方式由纸质实物平面推向电子平面，很难想象如果一旦离开了计算机，人们的科研生产生活将会遇到多大的困扰。在过去的几十年间计算机的发展都在遵循着摩尔定律的检验，但是随着电子计算机的进一步发展，近年来越来越多的人开始对摩尔定律的实用性产生疑虑，电子计算机的发展如若得不到质的进步，未来对人类发展的影响将会大打折扣。在生活上，可能不能满足人们对高速增长的计算速度和存储容量的需求，在科研上，像数学中的求解质因数问题都在困扰着当今的电子计算机。在此背景下，只有突破现有的电子计算机的计算模式和存储模式，才能从根本上提高计算速度和存储容量。
本发明的量子计算机应用量子计算和存储，可以大幅提高计算机的计算速度和存储容量。量子计算机采用完全不同于经典计算机的计算模式，经典计算机的每个比特位只携带一个确定的数字，而作为量子计算机最小构成单位的qbit(量子比特)是两态的线性叠加，量子计算机的每个量子位都是一个叠加态，每改变一次量子态就会有2的N次方的并行运算，而经典计算机改变一个状态只会进行一次运算；同时一个具有N位的量子计算机存储能力高达2的N次方，而经典计算机只有1个存储量。通过量子计算机可以有效提高计算机的运行速度，大幅度提升存储容量。
发明内容
为解决现有计算机计算速度慢，计算机存储容量不足等问题，本发明提出一种量子计算机，该量子计算机包括量子计算系统和存储系统，量子计算系统包括一定数量的量子芯片，量子芯片由半导体材料制成，量子芯片包含N个量子位，每个量子位均可表示成两个量子态的线性叠加，量子态包括但不限于粒子自旋量子态，粒子基态和激发态量子态，偏振光量子态，量子位的制备方式包括但不限于自发参量下转换制备粒子纠缠、腔量子电动力学QED中制备粒子纠缠态和离子阱中制备粒子纠缠态，量子芯片还包括纠错码系统，存储系统包含N个量子位，被用于制成量子态的粒子包括但不限于电子、μ子，τ子，夸克等费米子，电子中微子，μ子中微子，τ子中微子，正电子，反μ子，反τ子，反电子中微子，反μ子中微子，反τ子中微子以及玻色型电子超伴子、μ子超伴子，τ子超伴子和希格斯粒子。
附图说明
附图1为量子计算机的结构示意图。
具体实施方式
由图可知，本发明所示量子计算机，该量子计算机包括量子计算系统和存储系统，量子计算系统包括一定数量的量子芯片，量子芯片由半导体材料制成，量子芯片包含30个量子位，每个量子位均可表示成两个量子态的线性叠加，量子态包括但不限于粒子自旋量子态，粒子基态和激发态量子态，偏振光量子态，量子位的制备方式包括但不限于自发参量下转换制备粒子纠缠、腔量子电动力学QED中制备粒子纠缠态和离子阱中制备粒子纠缠态，量子芯片还包括纠错码系统，存储系统包含20个量子位，被用于制成量子态的粒子包括但不限于电子、μ子，τ子，夸克等费米子，电子中微子，μ子中微子，τ子中微子，正电子，反μ子，反τ子，反电子中微子，反μ子中微子，反τ子中微子以及玻色型电子超伴子、μ子超伴子，τ子超伴子和希格斯粒子。
量子计算机包含半导体和超导材料制成的量子芯片，利用自发参量下转换制备粒子纠缠、腔量子电动力学QED中制备粒子纠缠态和离子阱中制备粒子纠缠态技术，人工制成量子位，这个量子位既可以是电子、μ子，τ子，夸克等费米子，电子中微子，μ子中微子，τ子中微子，正电子，反μ子，反τ子，反电子中微子，反μ子中微子，反τ子中微子以及玻色型电子超伴子、μ子超伴子，τ子超伴子和希格斯粒子的自旋，也可以是上述粒子的量子基态和激发态，也可以是粒子的相互正交的偏正态。量子芯片包含30个量子位，量子位是两个相互正交态|0>和|1>的叠加态，由于每个量子位都包含两态，由30个量子位组成的量子芯片则共有2的30次方个量子态，其量子态可以表示为|1234...30>，进行一次量子计算操作，一个量子态被改变，等于同时进行了2的30次方的电子计算机操作。同时由于每个量子位是由于相互正交态|0>和|1>的叠加态，由20个量子位组成的量子芯片则共有2的20次方个量子态，可存储相当于20个比特位的电子计算机的2的20次方倍。由于量子芯片利用量子的纠缠态性质进行量子计算，而量子比特之间的纠缠性质会随着量子比特数量的增加呈现减小的趋势，为此在量子芯片中加入纠错码系统以减小因量子比特数量上升带来的纠缠性质破坏的状况。
量子计算机利用量子位叠加态和量子位之间的纠缠原理进行量子运算，N个量子位的运行和存储容量相当于电子计算机2的N次方倍，对现有的计算速度和存储容量有了巨大的改进，可以满足人们对计算速度和存储容量不断增长的需求。再者，量子计算机更新计算速度和扩大存储容量的边际成本要显著低于电子计算机，具有非常实际的技术意义和经济意义，由于量子计算机还可以推进以数学、物理学等基础学科的发展，具有非常强的的实用意义。

Claims (10)

1.一种量子计算机，其特征在于：该量子计算机包括量子计算系统和存储系统。
2.根据权利要求1所述的量子计算机，其特征在于：量子计算系统包括一定数量的量子芯片。
3.根据权利要求1和2所述的量子计算机，其特征在于：量子芯片由半导体材料制成。
4.根据权利要求1、2和3所述的量子计算机，其特征在于：量子芯片包含N个量子位。
5.根据权利要求1、2、3和4所述的量子计算机，其特征在于：每个量子位均可表示成两个量子态的线性叠加。
6.根据权利要求书1、2、3、4和5所述的量子计算机，其特征在于：量子态包括但不限于粒子自旋量子态，粒子基态和激发态量子态，偏振光量子态。
7.根据权利要求书1、2、3、4、5和6所述的量子计算机，其特征在于：量子位的制备方式包括但不限于自发参量下转换制备粒子纠缠、腔量子电动力学QED中制备粒子纠缠态和离子阱中制备粒子纠缠态。
8.根据权利要求书1、2、3、4、5、6和7所述的量子计算机，其特征在于：量子芯片还包括纠错码系统。
9.根据权利要求书1所述的量子计算机，其特征在于：存储系统包含N个量子位。
10.根据权利要求书1、2、3、4、5和6所述的量子计算机，其特征在于：粒子包括但不限于电子、μ子，τ子，夸克等费米子，电子中微子，μ子中微子，τ子中微子，正电子，反μ子，反τ子，反电子中微子，反μ子中微子，反τ子中微子以及玻色型电子超伴子、μ子超伴子，τ子超伴子和希格斯粒子。
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