量子计算机编译

① 如何自学而从事量子计算机研究

国内的话中科大比较领先。现在主要是潘建伟小组在做，他们在量子纠缠上的研究已经达到世界先进水准，量子通信和量子计算做的都不错。量子计算机主要是解决多量子体系纠缠态的制备以及找到更有效的算法，主要还是在量子物理。2007年潘建伟他们发表了一篇文章叫用光量子比特演示休尔量子因子分解算法的编译版，当时也挺轰动的。

国外的话牛津、慕尼黑、维也纳大学；美国的麻省，加州伯克利等几所也做得不错。

不过我建议你，如果想做这方面的研究，去中科大真的很不错，他们有国家级微尺度物理实验室，无论在硬件还是上都很强，几乎每年中国十大科技进展里都有潘建伟小组的身影，你可以去搜搜。

② 量子计算机的优点是什么

量子计算机
在最近的nature 周刊上，来自美国标准技术研究院的Emanuel Knill，以问答的方式介绍了关于量子计算机的基础知识，并且对发展前景做出了展望。现综述如下：
在传统（或经典）计算机中，信息用0 和 1 组成的字符串表示（每位一个比特，不是0就是1）。量子比特与经典的区别在于，前者应用了叠加原理 ；以至于量子比特可以是0 和 1的任意组合，例如：W> = a 0> + b1> ，其中 a 和 b 分别代表相干叠加态中 0> 态和1>态的比例系数。与经典情况类似，量子比特也可以构成比特串。基于量子相干效应，满足 a^2 +b^2 = 1条件的系数取值有无穷多组，因此量子比特串所代表的信息得以大大丰富。量子比特的构成可以利用光子的偏振，也可以利用被捕获离子（或原子）的能级，还可以利用超导线路（其中包括与电荷量相关的Cooper对箱，以及与环流方向相关的左/右旋环流之叠加态）。对量子信息的物理操控，包括对量子比特状态的初始化、逻辑门控制以及状态测量等。对某些问题，量子计算机可以做得比经典计算机快。但对于 “词处理” 一类的问题，考虑到要另外耗费量子比特操控资源，量子计算机不具有速度优势。
关于量子计算，原本只有学术方面的兴趣。1994年Peter Shor设计了一个非常有效的量子运算法则，用于将大数分解成两个素数因子；之后引出了一系列有关使用量子系统求解 “甲骨文问题” 的研究成果。Peter Shor的算法可以轻易破解当今在互联网上普遍使用的通信密码，这使得圈内专家开始评估构建量子计算机的可行性。理论表明：如果使用量子计算机仿真模拟量子系统，其求解速度将以指数方式提高。此外，对于最佳化以及积分问题，量子计算机的加速能力也是明显的。为构建量子计算机，首先要求量子比特与环境隔绝，避免“退相干”。使用逻辑门操控量子比特是我们所要做的，但退相干则引入误差。
纠缠是指两个粒子密切相关。首先A粒子和B粒子必须分别处于叠加态，纠缠量子对的状态可（例如）表示为：状态AB> =  0A0B> ± 1A1B> 和 状态AB> =  0A1B> ± 1A0B> 。更重要的是，如果我们对A粒子的状态进行测量得到的结果是0，则B粒子必将坍缩到 1> 态，反之亦然。利用相互纠缠的量子对，可以对信息传输进行加密或解密。然而，纠缠的应用对增强量子计算机的功能而言，尚没有圈内的共识。
对量子比特做出精确的物理操控，是量子计算机给出正确结果的关键。我们不可能纠正每一个可能发生的错误，最终的量子纠错测试应在一台规模化的量子计算机上完成。量子计算机出错的途径比经典计算机更多，纠错任务的完成要求附加许多硬件（如量子比特和逻辑门）。对于出错几率的上限已经有了一个共识，即应小于0.0001。目前，还没有足够精确的量子逻辑门被展示，这也是业界所面临的一大挑战。利用8个被捕获的离子构成8位量子比特串，在这台迷你尺寸的量子计算机（只能算得上是量子寄存器）上，研究者已经展示了它分解 “大数” 的能力（15 = 3×5）。预计，在极低温条件下被捕获的原子阵列（作为量子比特阵列），将很快被用于量子过程的仿真模拟。Emanuel Knill乐观地估计，在他有生之年可以看到：能够完成有趣运算的量子设备。
（戴闻 编译自 Nature 463（2010）：441-443 ）

③ 量子计算机至今热了30年，为何至今还没有实现

我们使用机器学习将量子电路翻译或编译成特定于特定量子计算机的最佳短等效电路。直到最近，我们还在经典计算机上使用机器学习方法来搜索量子程序的简化版本。现在，在最近的一次突破中，我们设计了一种方法，使用现有的量子计算机来编译它们自己的量子算法。这将避免在经典计算机上模拟量子动力学所需的大量计算开销。

由于这种方法产生的算法比现有的算法要短，因此可以减少噪声的影响。这种机器学习方法还可以以特定于算法和硬件平台的方式补偿错误。例如，它可能会发现一个量子位元比另一个量子位元的噪声小，因此算法优先使用更好的量子位元。在这种情况下，机器学习创建一个通用算法来计算计算机上分配的任务，使用最少的计算资源和最少的逻辑门。优化后，算法运行时间更长。

这种方法已经在有限的量子计算机上运行，现在公众可以在云上使用它。它还利用了量子计算机的优势，可以在未来设想的更大的量子计算机上对大型问题扩展算法。

④ 量子计算机与电子计算机

量子、光子、生物计算机现在也大多是在理论概念阶段，距离实际应用还有诸多问题。作为计算机的本科生，还是老老实实的学数据结构、算法、组成原理、操作系统、编译原理之类的吧，
有些具体的东西确实依赖于当前计算机发展水平，并会跟着计算机的发展而不断改进，但是他们的思想是永远不会过时的。

就现阶段而言光子机的原理和结构更接近于现在计算机，最有可能首先步入实用阶段。。。

具体的书大学的课程是不会涉及的，你如果感兴趣可以自己从网上，或学校图书馆找找，但也只是为了兴趣而以。毕竟这方面的研究是不适合本科生的。。。

你若真有这方面的志向，建议本科毕业直接申请去美国读博士，MIT，斯坦福，卡内基梅隆是计算机方面最牛的几个学校，不过这对大多数中国的计算机学生几乎是梦啊。。。

⑤ 什么是量子计算机

基于捕获离子的量子计算机

1985年Deutsch D证明，利用量子叠加态以及纠缠态进行信息处理，有时会比经典计算机更为有效。以相互纠缠的两个量子位为例，我们可以将它的初始态制成4个输入数据的相干叠加态，即：W> = 00>+11>+01>+10> 。当我们使用量子逻辑门，对量子态W>进行线性运算, 与经典计算的根本区别在于，每次操作是对4个数据同时进行的（并行操作，分布式计算）。
在具有潜在优势的各种物理系统中，利用捕获的离子实现量子计算被公认是目前最成功的方案。最近，Ospelkaus C等，以及 Timoney N等分别在Nature 上撰文，报告了他们在操控捕获离子方面的新进展。研究表明：用捕获离子代表一个个量子位，这样的物理系统（在未来的实践中, 大约包含数百万个相互纠缠的离子）在执行大规模量子计算的任务中，潜能巨大。
类似于经典计算机，在量子计算机中基本组成是量子门，即对量子比特（qubits）实施操控的线路，如：与、或、非门，等等。如前所述，若干量子比特之间的相互纠缠是量子门实现并行操控的基础。一群离子的纠缠将导致非直观的现象：当我们依次测量一个个离子的自旋，测量结果之间是相互关联的；而对于没有纠缠关系的一群离子，测量结果将是完全随机的。
在过去的几年中，我们看到了一批有关量子信息处理的突破性进展，它涉及离子捕获、基于纠缠的量子算法、量子隐形传态等。上述成果，几乎无一例外地使用激光束，用以实现离子间的纠缠以及操控。不幸, 激光束的使用带来了花费高且聚焦困难等问题。Ospelkaus等这次使用的操控手段不是激光，而是使用微波，成功地实现了第一个微波量子门操控。另一方面，Timoney等的新进展，同样涉及微波。用微波反复照射离子，使之达到一个态，这个态与外部的干扰退耦合。这项技术可以大大遏制执行计算任务的物理系统发生退相干。使用微波的最大好处在于：可以使用波导结构（它被刻在微芯片上）引导微波辐射按特定的路线行进，以便微波与特定离子（借助于芯片上的电极，离子刚好被捕获于芯片表面）发生相互作用。

（戴闻 编译自 Nature 476（2011）：155，181和185）

⑥ IBM将推出53量子比特的可“商用”量子计算机，量子计算机有何优势

新华社华盛顿9月18日电(记者周舟)美国国际商用机器公司(IBM)18日宣布，将在下月推出53量子比特的可“商用”量子计算机，向外部用户开放使用。IBM说，这是该公司迄今开发的最强大的量子计算系统。

据报道，今年年初发布的“IBM Q系统1”的量子量已经达到16，量子计算机已经成为近年来各国发展的热点。与传统计算机相比，量子计算机可以利用量子态和其他性质的叠加来实现计算能力的飞跃。然而，没有一个组织开发出可以用于各种任务的量子计算机。一些现有设备只能用于某些任务。

⑦ 量子计算机出现后汇编语言和面向过程的编程语言会被淘汰吗

当然会淘汰。我们现在的CPU，是二进制CPU。CPU并不认识编程语言，它只认识1和0。无论面向过程，还是面向对象，其实都是被编译成了1和0之后，再交给CPU去运算的。
无论你是用的是什么编程语言，到了CPU的环节，其实都只是1和0。。汇编是如此，C语言如此，JAVA，C#，PYTHON同样如此。面向过程还是面向对象？高层还是低层？只是对于“人”来说，有所不同，编写代码的方式不一样，思考的方式不一样。。。但到了该由CPU“思考”的环节。它们长的全都一样。
所以编程语言会淘汰，并不在于它是面向过程，还是面向对象？也不在于它是高级语言，还是低级语言？而是在于，它能不能满足需求。
要说为什么会淘汰，这就像动物智商的进化一样。就比如猴子。猴子之间是如何交流的？当然也是靠语言。无论是通过肢体动作，还是吼叫声，其实都可以看作一门语言。反之，人类之间对话，在猴子看来，也只是在吼叫而已。
猴子的语言，与人类的语言，哪一种语言比较简单？一定是猴子的语言比较简单。。。因为猴子之间交流，大概只需要表达吃，喝，拉，撒，求爱，逃跑等需求，就基本够用了。而人类除了这些，需求更多，因此语言除了表达这些需求之外，还需要表达工作，学习，电影，电视等等很多猴子并不涉及的范围。
量子计算机与传统计算机之间的差距也自然如此。。。。就像“猴子语言”无法满足人类的生活一样。。。现在的编程语言，也无法满足量子计算机的需求。

⑧ 如果量子计算机被普遍使用；会对现代的编程语言造成冲击吗

不会对编程语言造成冲击，因为编程语言都是按照人设定的逻辑运作的。

⑨ 量子七问：量子计算，这可是一个颠覆性的新技术

量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息、运行的是量子算法时，它就是量子计算机。现在或许还无法准确预测“量子计算机时代”何时到来，但在科学家看来，已经没有什么原理性的困难可以阻挡这种革命性、颠覆性产品的诞生。

“科普中国”是中国科协携同社会各方利用信息化手段开展科学传播的科学权威品牌。

本文由科普中国融合创作出品，转载请注明出处。

⑩ linux可以运行在量子计算机上面吗

目前来说，是不能，因为现在各个研究机构曝出的量子计算机都是原型机，连开发版都算不上。Linux系统是用C语言编写的（特别是Linux内核），想让Linux在一个新的硬件平台上运行，首先要能够把Linux的源代码编译出来吧，也就是说，哪天有消息说量子计算机能够支持C语言了，那就离Linux在量子计算机上运行的时候不远了。C语言是非常经典的编程语言，研究人员会在这方面努力的，关键是现在的量子计算机只能实现一些经典的基础算法，所以离Linux在上面运行还差的远呢。