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原來真的有量子傳輸資料的電腦還在2000年就發表學說了

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量子電腦的概念是,透過量子力學的應用,加快微處理器的速度,希望將電晶體壓縮到原子般大小,然後在極小的面積中放入數十億顆電晶體,進而讓資料在傳送時能以接近光速的速度進行。簡單的說,利用量子狀態來進行資訊處理的實體裝置,稱之為量子電腦。1980年代初期,科學家認為,量子電腦原則上是可行的。目前量子電腦已進入實驗階段。

一、從計算方式看量子電腦與傳統電腦:
在一般電腦裡,我們利用電位的高低代表0(不帶電)、1(帶電),組成各種資訊。但在量子電腦中,則利用原子的能階代表資訊的0與1,我們以氫原子的基態表示0(|0>),激發態表示1(|1>)。而1個位元的量子資訊(量子位元)就稱為qubit。它可以是2個狀態的線性組合,代表該位元在某一瞬間的狀態。這種狀態,物理學上稱為同調態(co-herent  states)。因此,一串氫原子就可以組成各種資訊。

量子電腦的|0>和|1>在任何時候都同時存在,只是比例不同而已,從起始值開始,它就同時代表了所有可能的狀態,所以能夠一次計算所有可能狀況,這就是量子平行處理(quantum  parallelism)。這樣強大的運算能力是傳統電腦所不及的。

舉例來說,在相同位元數下,量子電腦的執行速度是目前電腦的2的N次方,而其大量計算的能力也遠遠超過現有的電腦,因為量子電腦可以做因數分解,而這是傳統電腦所做不到的。若利用現行的Pentium  Ⅲ來分解一個長度1000位的質數,將要花上250億年,但是量子電腦只需要極短的時間就可以做到。

二、從量子邏輯閘與布林邏輯閘比較傳統電腦與量子電腦:
量子電腦的電子裝置波動行為是以量子邏輯閘為主,而傳統電腦是布林邏輯閘。兩者的差異在於量子凝聚性疊置(quantum  parallelism)。所謂量子凝聚性疊置,是藉由制端脈波寬度的方式,兩種電磁波可以進行疊置。這是因為研究人員觀察電子裝置的波動行為,證實代表2種電子狀態(電中性狀態的電磁波,以及擁有2個電子之帶電狀態的電磁波)的2種波形可以互相重疊。

由0與1計算方式以及量子邏輯閘,可知量子電腦比傳統電腦更優秀的原因。

要實現量子電腦,技術上必須利用固態元件來建造qubit處理器,也就是採用固態的積體電路  (circuit,  integrated(IC))  ,才能使閘極的配置隨意進行設計。所以,未來在建造量子電腦時,可以直接利用現有的半導體製造技術。
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