量子計算天生“可逆”嗎?|量子計算群英會 |
送交者: 天蓉 2024年04月23日17:10:15 於 [教育學術] 發送悄悄話 |
01蘭道爾原理 (1) 公式(1)中kB是波爾茲曼常數(約為1.38×10−23J/K),T是散熱器的絕對溫度,ln是自然對數,2的自然對數約為0.69315。因此,當T等於室溫20°C(293.15K)時,可得到蘭道爾界限的數值:每抹去1bit,要損耗0.0175eV(2.805zJ)的能量。換言之,蘭道爾原理可以用蘭道爾界限來表述。 ▲ 圖1 蘭道爾及“可逆與不可逆” 02經典可逆計算 ▲ 圖2 不可逆與可逆計算的簡單例子 ▲ 圖3 不可逆邏輯門和可逆邏輯門 因此,人們從兩個不同的側重點提出了量子計算的想法:費曼從模擬的角度,而蘭道爾等從計算的可逆性(圖3),即受熱力學限制的物理極限之考量。 研究量子信息和量子計算,還有第三個目的,不僅僅出於實用的需要,也涉及到從物理理論的層面上深入理解信息、物質、能量的關係等基礎問題,並有助於更好地詮釋量子理論。 對早期的科學家來說,信息的概念十分縹緲抽象而空靈,直到香農的信息論問世,才將“信息“解釋為不確定性的度量。蘭道爾原理更為真實地將信息與物質及能量的概念聯繫起來,正如蘭道爾經常告誡他的IBM同事:”信息不可避免地是物理的,信息植根於現實世界,必須通過應用嚴肅的物理定律來理解。” “蘭道爾是一位老IBM類型,做事正直、狹窄,對那些足以成為時尚但過於宏大和簡單無用的想法有着敏銳的洞察力。”貝內特博士如此回憶他的朋友和同事。 03弗雷德金門和托弗利門 ▲ 圖4 弗雷德金門和托弗利門 ▲ 圖5 MIT會上與可逆計算有關的幾位科學家 04量子計算天生“可逆” |
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