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要开发量子计算程序,多少了解点量子物理也是应该的。

 

我大学是学电子商务的,研究生才转为工科开始学计算机科学,所以对大学物理也没有学过。(我庆幸自己错过了大学四大挂之一) 这篇文章就简单说一下我对量子力学入门的理解。

 

我们在高中都学过,能量是有个最小单位的,不能无限细分。

普朗克发现了所有的能量都是某个数的倍数,这个最小的能量单位普朗克就把它叫成量子。

那一代出现了好多大物理学家,和爱因斯坦同时代的,比如德布罗意,我们学过他的德布罗意波。

还有海森堡、泡利等。

 

但是进入大学,学习的物理就系统了,用到了各种各样的理论和公式。我反正是没学过了,也不敢随便说了。

虽然我一直到现在也很喜欢物理和数学,但是业余爱好和业内专业是两回事。而且相对于微观的粒子,我阅读的更多的是关于宏观的宇宙的,比如柯伊伯带、奥尔特星云等。

当然微观理论,有机会也是看了不少的,比如12种正负夸克的名字我还是能轻松说出来的。看过《果壳里的宇宙》《时间简史》等。

 

说一下最近对量子理论的理解吧。

量子计算利用的是量子纠缠的能力。(我曾经开发过一个安卓app就叫“量子纠缠”)

微观粒子有自己的状态,并且已经可以人为构造粒子的状态。

我还不清楚通过什么手段,会让两个粒子的状态相关,然后他们就叫“纠缠”了。

这时候不管他们相距多远,一个粒子状态的改变也会在同时另一个也改变。

这种鬼魅般的“超距”作用连爱因斯坦也不接受。

就像当初薛定谔提出了“半死不活的猫”,好多科学家也提出各种思想实验来反对量子纠缠。

但是最终,实验物理证明了真的有量子纠缠。

(所以后来科学家们不再反对量子纠缠了吗?并不是,只是年轻科学家们从一开始接收的教育就是量子纠缠是存在的,所以他们接受了;而老的那一批科学家渐渐的都离世了,所以反对的声音越来越小了)

 

量子的度量是在希尔伯特空间里。

现在物理又和数学联系起来了。希尔伯特有多牛逼,据说以他名字命名的数学名次多到他自己都不知道。(上面提到的“希尔伯特空间”,据说有一次他就问他同事“什么是希尔伯特空间”)。

我最早了解希尔伯特是高中看到的“连续统假设”,1900年他提出了23个数学问题,说需要20世纪解决,连续统假设是其中一个。

 

近代的数学研究都是在集合里面,希尔伯特空间就是一套向量空间,里面都是各种向量。

量子的描述就用的希尔伯特空间里的向量,每一种状态都用向量表达。

比如前面我们写的那个Q#程序,命名叫Bell。因为量子最简单的一个状态就是Bell态。但Bell态是啥样我也不清楚。

量子确定的状态叫本征态,就如同二维坐标平面的两个轴四个方向;平面除了轴还有其他用横坐标、纵坐标组成的点不在轴上,对应量子的态就叫非本征态。但是我们无法观测非本征态。就好像大刘《球状闪电》里写的那些闪电。

量子的向量使用的写法是狄拉克记号,向右的|>叫右矢,向量也叫矢量嘛。向左的<|叫左矢。我最早听到狄拉克的名字是完全的真空不存在实验,也是上面那本介绍连续统假设的书里(可惜不记得那本书叫啥名了)

 

量子纠缠是我们构造两个纠缠的量子,他们离得很远。当我们影响其中一个粒子的状态时,另一个粒子那边的人通过观察那个粒子就知道 我们表达的意思了。

而然为了解码,我们需要把观察的方式告诉他,而这是必要的。告诉的方式是通过传统方式,所以量子纠缠也不能超光速。

虽然量子状态的变化是超距的,但是并不能传播有效信息,只有借助了传统信道接收的信息后才能用。

 

就说这些吧。

总之要搞量子计算,基本的数学和物理知识还是要先充充电。

可以百度一下量子力学、统计物理,搜一下量子计算、量子纠缠相关的论文看看。

 

做为参考,可以读一下这个系列 http://blog.csdn.net/libing403/article/details/73555583