量子计算

量子计算的相变——劳玲玲——量子信息研究所兼高性能计算国家重点实验室

一、介绍

• 背景

  算力需求与经典计算机之间矛盾；解决经典计算机无法解决的问题

• 解决问题

  加密解密（超高位质数乘分解）；求解线性系统；量子模拟（物化生）

  

• 原理

  利用量子物理特性处理信息（核心：量子比特）

  • 叠加态

    |C>=a|0>+b|1>，其中a,b是复数；|*>是向量，e.g. |0> = [0,1]^T^

    对于3bit量子比特：a000|000>+a001|001>+…+a111|111>

    一次计算2^n个状态，指数级加速

    

• 量子计算基本部件和体系结构

  

  

• 里程碑

  QC concept by Richard Feynman

  shor‘s 算法及后续量子纠错

  random circuit sampling（采样问题）（Arute et al. Nature 574,505-510(2019)）

  【注：谷歌通用量子计算机（超导）支持各种量子计算问题，而九章（激光）仅针对随机采样问题】

二、random circuit sampling中的相变（噪声对错误率的影响）

XEB（Cross-Entropy … BenchMark）

噪声对使用量子计算机和计算机的选择

• 实用化

  NISQ，量子纠错，容错纠错

三、量子纠错

• 量子纠错与经典纠错

  量子纠错“不可靠拢”（不能通过（传统的）复制方式编码信息）

  不可测量（不可通过（传统的）测量的方式检错）

  故，通过量子纠缠纠错、非破坏测量并纠错（稳定子、生成子；纠错能力—(d-1)\2 位比特）

  

拓扑量子计算简介——黄光耀

一、前置知识

线性代数、量子力学、量子计算原理

量子计算机

• 本质：一个精细可控的量子体系
• 缺点：容易受噪声影响

物理体系：超导、光量子、离子阱、中性原子、金刚石NV色心、半导体量子点、核自旋、核磁共振

扭结与物理