量子計算機編譯

① 如何自學而從事量子計算機研究

國內的話中科大比較領先。現在主要是潘建偉小組在做，他們在量子糾纏上的研究已經達到世界先進水準，量子通信和量子計算做的都不錯。量子計算機主要是解決多量子體系糾纏態的制備以及找到更有效的演算法，主要還是在量子物理。2007年潘建偉他們發表了一篇文章叫用光量子比特演示休爾量子因子分解演算法的編譯版，當時也挺轟動的。

國外的話牛津、慕尼黑、維也納大學；美國的麻省，加州伯克利等幾所也做得不錯。

不過我建議你，如果想做這方面的研究，去中科大真的很不錯，他們有國家級微尺度物理實驗室，無論在硬體還是上都很強，幾乎每年中國十大科技進展里都有潘建偉小組的身影，你可以去搜搜。

② 量子計算機的優點是什麼

量子計算機
在最近的nature 周刊上，來自美國標准技術研究院的Emanuel Knill，以問答的方式介紹了關於量子計算機的基礎知識，並且對發展前景做出了展望。現綜述如下：
在傳統（或經典）計算機中，信息用0 和 1 組成的字元串表示（每位一個比特，不是0就是1）。量子比特與經典的區別在於，前者應用了疊加原理 ；以至於量子比特可以是0 和 1的任意組合，例如：W> = a 0> + b1> ，其中 a 和 b 分別代表相干疊加態中 0> 態和1>態的比例系數。與經典情況類似，量子比特也可以構成比特串。基於量子相干效應，滿足 a^2 +b^2 = 1條件的系數取值有無窮多組，因此量子比特串所代表的信息得以大大豐富。量子比特的構成可以利用光子的偏振，也可以利用被捕獲離子（或原子）的能級，還可以利用超導線路（其中包括與電荷量相關的Cooper對箱，以及與環流方向相關的左/右旋環流之疊加態）。對量子信息的物理操控，包括對量子比特狀態的初始化、邏輯門控制以及狀態測量等。對某些問題，量子計算機可以做得比經典計算機快。但對於 「詞處理」 一類的問題，考慮到要另外耗費量子比特操控資源，量子計算機不具有速度優勢。
關於量子計算，原本只有學術方面的興趣。1994年Peter Shor設計了一個非常有效的量子運演算法則，用於將大數分解成兩個素數因子；之後引出了一系列有關使用量子系統求解 「甲骨文問題」 的研究成果。Peter Shor的演算法可以輕易破解當今在互聯網上普遍使用的通信密碼，這使得圈內專家開始評估構建量子計算機的可行性。理論表明：如果使用量子計算機模擬模擬量子系統，其求解速度將以指數方式提高。此外，對於最佳化以及積分問題，量子計算機的加速能力也是明顯的。為構建量子計算機，首先要求量子比特與環境隔絕，避免「退相干」。使用邏輯門操控量子比特是我們所要做的，但退相干則引入誤差。
糾纏是指兩個粒子密切相關。首先A粒子和B粒子必須分別處於疊加態，糾纏量子對的狀態可（例如）表示為：狀態AB> =  0A0B> ± 1A1B> 和 狀態AB> =  0A1B> ± 1A0B> 。更重要的是，如果我們對A粒子的狀態進行測量得到的結果是0，則B粒子必將坍縮到 1> 態，反之亦然。利用相互糾纏的量子對，可以對信息傳輸進行加密或解密。然而，糾纏的應用對增強量子計算機的功能而言，尚沒有圈內的共識。
對量子比特做出精確的物理操控，是量子計算機給出正確結果的關鍵。我們不可能糾正每一個可能發生的錯誤，最終的量子糾錯測試應在一台規模化的量子計算機上完成。量子計算機出錯的途徑比經典計算機更多，糾錯任務的完成要求附加許多硬體（如量子比特和邏輯門）。對於出錯幾率的上限已經有了一個共識，即應小於0.0001。目前，還沒有足夠精確的量子邏輯門被展示，這也是業界所面臨的一大挑戰。利用8個被捕獲的離子構成8位量子比特串，在這台迷你尺寸的量子計算機（只能算得上是量子寄存器）上，研究者已經展示了它分解 「大數」 的能力（15 = 3×5）。預計，在極低溫條件下被捕獲的原子陣列（作為量子比特陣列），將很快被用於量子過程的模擬模擬。Emanuel Knill樂觀地估計，在他有生之年可以看到：能夠完成有趣運算的量子設備。
（戴聞 編譯自 Nature 463（2010）：441-443 ）

③ 量子計算機至今熱了30年，為何至今還沒有實現

我們使用機器學習將量子電路翻譯或編譯成特定於特定量子計算機的最佳短等效電路。直到最近，我們還在經典計算機上使用機器學習方法來搜索量子程序的簡化版本。現在，在最近的一次突破中，我們設計了一種方法，使用現有的量子計算機來編譯它們自己的量子演算法。這將避免在經典計算機上模擬量子動力學所需的大量計算開銷。

由於這種方法產生的演算法比現有的演算法要短，因此可以減少雜訊的影響。這種機器學習方法還可以以特定於演算法和硬體平台的方式補償錯誤。例如，它可能會發現一個量子位元比另一個量子位元的雜訊小，因此演算法優先使用更好的量子位元。在這種情況下，機器學習創建一個通用演算法來計算計算機上分配的任務，使用最少的計算資源和最少的邏輯門。優化後，演算法運行時間更長。

這種方法已經在有限的量子計算機上運行，現在公眾可以在雲上使用它。它還利用了量子計算機的優勢，可以在未來設想的更大的量子計算機上對大型問題擴展演算法。

④ 量子計算機與電子計算機

量子、光子、生物計算機現在也大多是在理論概念階段，距離實際應用還有諸多問題。作為計算機的本科生，還是老老實實的學數據結構、演算法、組成原理、操作系統、編譯原理之類的吧，
有些具體的東西確實依賴於當前計算機發展水平，並會跟著計算機的發展而不斷改進，但是他們的思想是永遠不會過時的。

就現階段而言光子機的原理和結構更接近於現在計算機，最有可能首先步入實用階段。。。

具體的書大學的課程是不會涉及的，你如果感興趣可以自己從網上，或學校圖書館找找，但也只是為了興趣而以。畢竟這方面的研究是不適合本科生的。。。

你若真有這方面的志向，建議本科畢業直接申請去美國讀博士，MIT，斯坦福，卡內基梅隆是計算機方面最牛的幾個學校，不過這對大多數中國的計算機學生幾乎是夢啊。。。

⑤ 什麼是量子計算機

基於捕獲離子的量子計算機

1985年Deutsch D證明，利用量子疊加態以及糾纏態進行信息處理，有時會比經典計算機更為有效。以相互糾纏的兩個量子位為例，我們可以將它的初始態製成4個輸入數據的相干疊加態，即：W> = 00>+11>+01>+10> 。當我們使用量子邏輯門，對量子態W>進行線性運算, 與經典計算的根本區別在於，每次操作是對4個數據同時進行的（並行操作，分布式計算）。
在具有潛在優勢的各種物理系統中，利用捕獲的離子實現量子計算被公認是目前最成功的方案。最近，Ospelkaus C等，以及 Timoney N等分別在Nature 上撰文，報告了他們在操控捕獲離子方面的新進展。研究表明：用捕獲離子代表一個個量子位，這樣的物理系統（在未來的實踐中, 大約包含數百萬個相互糾纏的離子）在執行大規模量子計算的任務中，潛能巨大。
類似於經典計算機，在量子計算機中基本組成是量子門，即對量子比特（qubits）實施操控的線路，如：與、或、非門，等等。如前所述，若乾量子比特之間的相互糾纏是量子門實現並行操控的基礎。一群離子的糾纏將導致非直觀的現象：當我們依次測量一個個離子的自旋，測量結果之間是相互關聯的；而對於沒有糾纏關系的一群離子，測量結果將是完全隨機的。
在過去的幾年中，我們看到了一批有關量子信息處理的突破性進展，它涉及離子捕獲、基於糾纏的量子演算法、量子隱形傳態等。上述成果，幾乎無一例外地使用激光束，用以實現離子間的糾纏以及操控。不幸, 激光束的使用帶來了花費高且聚焦困難等問題。Ospelkaus等這次使用的操控手段不是激光，而是使用微波，成功地實現了第一個微波量子門操控。另一方面，Timoney等的新進展，同樣涉及微波。用微波反復照射離子，使之達到一個態，這個態與外部的干擾退耦合。這項技術可以大大遏制執行計算任務的物理系統發生退相干。使用微波的最大好處在於：可以使用波導結構（它被刻在微晶元上）引導微波輻射按特定的路線行進，以便微波與特定離子（藉助於晶元上的電極，離子剛好被捕獲於晶元表面）發生相互作用。

（戴聞 編譯自 Nature 476（2011）：155，181和185）

⑥ IBM將推出53量子比特的可「商用」量子計算機，量子計算機有何優勢

新華社華盛頓9月18日電(記者周舟)美國國際商用機器公司(IBM)18日宣布，將在下月推出53量子比特的可「商用」量子計算機，向外部用戶開放使用。IBM說，這是該公司迄今開發的最強大的量子計算系統。

據報道，今年年初發布的「IBM Q系統1」的量子量已經達到16，量子計算機已經成為近年來各國發展的熱點。與傳統計算機相比，量子計算機可以利用量子態和其他性質的疊加來實現計算能力的飛躍。然而，沒有一個組織開發出可以用於各種任務的量子計算機。一些現有設備只能用於某些任務。

⑦ 量子計算機出現後匯編語言和面向過程的編程語言會被淘汰嗎

當然會淘汰。我們現在的CPU，是二進制CPU。CPU並不認識編程語言，它只認識1和0。無論面向過程，還是面向對象，其實都是被編譯成了1和0之後，再交給CPU去運算的。
無論你是用的是什麼編程語言，到了CPU的環節，其實都只是1和0。。匯編是如此，C語言如此，JAVA，C#，PYTHON同樣如此。面向過程還是面向對象？高層還是低層？只是對於「人」來說，有所不同，編寫代碼的方式不一樣，思考的方式不一樣。。。但到了該由CPU「思考」的環節。它們長的全都一樣。
所以編程語言會淘汰，並不在於它是面向過程，還是面向對象？也不在於它是高級語言，還是低級語言？而是在於，它能不能滿足需求。
要說為什麼會淘汰，這就像動物智商的進化一樣。就比如猴子。猴子之間是如何交流的？當然也是靠語言。無論是通過肢體動作，還是吼叫聲，其實都可以看作一門語言。反之，人類之間對話，在猴子看來，也只是在吼叫而已。
猴子的語言，與人類的語言，哪一種語言比較簡單？一定是猴子的語言比較簡單。。。因為猴子之間交流，大概只需要表達吃，喝，拉，撒，求愛，逃跑等需求，就基本夠用了。而人類除了這些，需求更多，因此語言除了表達這些需求之外，還需要表達工作，學習，電影，電視等等很多猴子並不涉及的范圍。
量子計算機與傳統計算機之間的差距也自然如此。。。。就像「猴子語言」無法滿足人類的生活一樣。。。現在的編程語言，也無法滿足量子計算機的需求。

⑧ 如果量子計算機被普遍使用；會對現代的編程語言造成沖擊嗎

不會對編程語言造成沖擊，因為編程語言都是按照人設定的邏輯運作的。

⑨ 量子七問：量子計算，這可是一個顛覆性的新技術

量子計算機是一類遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。當某個裝置處理和計算的是量子信息、運行的是量子演算法時，它就是量子計算機。現在或許還無法准確預測「量子計算機時代」何時到來，但在科學家看來，已經沒有什麼原理性的困難可以阻擋這種革命性、顛覆性產品的誕生。

「科普中國」是中國科協攜同社會各方利用信息化手段開展科學傳播的科學權威品牌。

本文由科普中國融合創作出品，轉載請註明出處。

⑩ linux可以運行在量子計算機上面嗎

目前來說，是不能，因為現在各個研究機構曝出的量子計算機都是原型機，連開發版都算不上。Linux系統是用C語言編寫的（特別是Linux內核），想讓Linux在一個新的硬體平台上運行，首先要能夠把Linux的源代碼編譯出來吧，也就是說，哪天有消息說量子計算機能夠支持C語言了，那就離Linux在量子計算機上運行的時候不遠了。C語言是非常經典的編程語言，研究人員會在這方面努力的，關鍵是現在的量子計算機只能實現一些經典的基礎演算法，所以離Linux在上面運行還差的遠呢。