Saturday, January 06, 2007

 

Some notes on quantum machine - 1

真的不知道有多少人在看我的blog,反正我本意是留给自己看的。不过扫了一眼流量,还是继续吧。

本月专题 量子计算机和量子保密通讯

I.
From http://www.frontfree.net/view/article_724.html 原文有图

量子计算机发展简史
原著:Simon Bone & Matias Castro 翻译:bianca 2003年3月26日


内容摘要
听起来好像有点奇怪,计算机的未来可以被建筑在一杯咖啡周围。那些咖啡因分子恰巧是构建“量子计算机”--一种能够保证提供可在几秒钟内破解密码的思想回应功能的新型计算机的可能组成部件。


内容目录
1.介绍
1.1量子计算机的基本要素
1.2量子计算机的缺点--(电子)脱散性
1.3取得结果
2.通用计算的理论
2.1加热流失的信息
2.2通用量子计算机
2.3人工智能
3.建立一台量子计算机
3.1量子点
3.2计算流体
4.量子计算机的应用
4.1Shor算法--Shor的算法--一个范例
4.2Grover算法
4.3量子机械系统的模拟
5.量子通讯
5.1量子通讯是如何工作的
5.2量子比特的任务
6.当今进展及未来展望
7.结论
8.术语表
9.参照表
9.1书籍
9.2人物
9.3杂志文章
9.4网页

1.介绍
经常会有能使计算机的性能大大改善的新技术出现。从晶体管技术的引进,到超大规模集成电路的持续性发展,科技进步的速度总是如此无情。近日来,现代处理器中晶体管体积的减小成为计算机性能改进的关键所在。然而,这种不断的减小并不能够持续很长的时间。如果晶体管变得太小,那种对量子机械的未知影响将会限制它的性能。因此,看起来这些影响会限制我们的计算机技术,它们真的会吗? 在1982年,诺贝尔奖获得者--物理学家Richard Feynman想出了 “量子计算机” 的概念,那是一种利用量子机械的影响作为优势的计算机。有一段时间,“量子计算机”的想法主要仅仅停留在理论兴趣阶段,但最近的发展令这个想法引起了每一个人的注意。其中一个进步就是一种在量子计算机上计算大量数据的算法的发明,由Peter Shor(贝尔实验室)设计。通过使用这种算法,一台量子计算机破解密码可以比任何普通(典型)计算机都要快。事实上,一台能够实现Shor算法的量子计算机能够在大约几秒内破解当今任何密码技术。在这种算法的推动下,量子计算机的话题开始集中在动力上,全世界的研究人员都争当第一个制造出实用量子计算机的人。


1.1量子计算机的基本要素

在计算机的经典模型中,最基础的构建要素--比特,只能存在于两种截然不同的状态之一:0或是1。在量子计算机中,规则改变了。一个原子比特--经常被简称为 “量比”(quantum bit) --不仅仅存在于传统的0和1状态中,还可以是一种两者连续或重叠状态。当一个量比处于这种状态时,它可以被认为存在于两种领域中:一种为0,而另外一种为1。一个基于这种量比的操作能够同时有效地影响两个值。因此,极为重要的一点是:当我们在量比上实行单一操作时,我们是在针对两种不同的值进行的。类似的,一个双量比系统能对4个值进行操作,而一个三量比系统就是8个值。因此,增加量比的数目能够以指数方式增加我们从系统获得的“量子并行效应”(量子并行效应)。在拥有正确算法类型的情况下,它能通过这种并行效应以远低于传统计算机所花费的时间内解决特定的问题。


1.2量子计算机的缺点--(电子)脱散性

使量子计算机如此强大的关键要点是,它对受量子机械规律决定的奇异的亚原子事件的依赖,而这也使它非常脆弱和难以控制。例如,假想一个处于连续状态的量比。一旦它和环境发生了可调节的相互影响,它就将脱散并落入两种传统状态中的一种,这就是脱散性问题。它已经成为了量子计算机作为建立在由连续性状态所带来的量子并行效应上的潜在力量的绊脚石。这个问题很复杂,即使只是看看量比也会引起它的脱散,这使从一台量子计算机获得结果的过程像量子计算机自己做运算一样难。

1.3取得结果
当一个利用量子并行效应的计算执行后,不同的领域将会得到许多不同的结果。事实上,我们只能通过关注各种结果之间的冲突来获得一个计算的结果。值得注意的是:关注一台量子计算机的结果(或者任何中间状态)将会阻止任何不同版本之间进一步冲突的发生。例如,可以阻止任何有用的量子计算继续进行。这种冲突可以用一个简单的例子来表明:在托马斯.杨(Young)的双缝干涉试验中,光通过两条平行细缝照向屏幕。展现在屏幕上的明暗条纹的图案是相长和相消的结果。用类似的方法,每种状态的计算结果都相长和相消出一个可以测量的结果。这个结果对于不同的算法有着不同的重要性,并且可以用于手工推算问题结果(例如:见Shor's algorithm - An example)。

图1 托马斯.杨(Young)的双缝干涉试验演示了光子的干涉。

2.通用计算的理论
所有计算机,从Charles Babbage的分析解析机(analytical engine)(1936)到建立在PC基础上的Pentium(tm),它们的共性之一,是在Alan Turing的著作中所阐述的古典计算理论。事实上,Turing的著作描述了通用的图灵机的概念,一种非常简单的计算机模型,它能够被设计用来执行任何被自然地认为可计算的操作。所有的计算机都必然能够实现通用图灵机。尽管它们中的有些可能比其它的更快、更大或更昂贵,但它们在功能上是相同的,它们都能执行同样的计算任务。

2.1加热流失的信息
大量的时间都被花费在研究量子理论是否在计算机器上设置了基本限制。结论是,现在普遍相信:物理学并未在计算机器速度、可靠性和记忆容量上设置任何绝对的限制。然而,有一点需要考虑的是,信息可能在计算过程中被丢失。为了使一台计算机能够运行得快,它的操作必须是可逆的。(例如,它的输入必须完全可以从它的输出推出来)。这是因为不可逆的计算将会引起一种可换算成熵的信息的丢失,因此,系统散热的有限能力将会反过来限制计算机的性能。一个信息丢失的例子是一种常见的与门。一个与门有两个输入而只有一个输出,这就意味着在从输入门移动到输出门的过程中,我们损失了一比特的信息。

1976年,Charles Bennett证明了可以利用非门建立一种通用计算机,这种计算机在表示具有原始可逆操作的程序时不会降低它的速度。而有一种合适而且通用的非门可以用来制造计算机--Toffoli门(见图2)。

图2Toffoli门的输入是完全可以从它的输出推断出来的。

2.2通用量子计算机
Church-Turing理论:“存在或者可以制造一种计算机,这种计算机能够被设计进行任何自然物体能够进行的计算。”

在量子计算理论中,已经取得了一系列重大进步。第一个是由Richard Feynman在1982年发现的:一个简单级别的通用模拟器能够模拟任何既定的自然物体的行为。1984年,David Albert做出了第二个发现:他描述了一种“自我调节量子机器人”,这种机器人能够执行任何传统计算机都无法模仿的任务。通过指导这种机器人进行自我调节,它能够获得仅靠从外界环境进行度量绝对无法获得的“主观”信息。最后而且可能也是最重要的发现是由David Deutsch在1989年做出的,他证明了所有既定计算机的计算能力遵从于量子计算机的规则,一种可以从一台单一的通用量子计算机中获得的规则。这种计算机可以通过Toffoli门的量子等价以及添加一些能够带来0和1状态的线性重叠的操作来实现。这样,一台通用量子计算机就完成了。这个发现需要对Church-Turing理论:“存在或者可以建造一种计算机,这种计算机能够被设计进行任何自然物体能够进行的计算。”进行一点调整。

2.3人工智能
量子计算理论和人工智能领域有一些有趣的联系。对于一台计算机是否真的能实现人工智能的争论已经持续了数年,并且很大程度上是哲学的争论。那些反对这种观点的人解释说:人类的思想,即使只是在理论上,也不可能在图灵机上实现的。

量子计算理论允许我们从一个有些微不同的视角来看待意识问题。首先值得注意的是,任何自然物体,从一块岩石到整个宇宙,都可以被看做是一台量子计算机;而任何可察觉的自然过程都可以被视为一种计算。在这些标准下,大脑可以作为一台计算机而意识就是一种计算。争论的下一个阶段主要是基于Church-Turing理论,并且证明:因为每一台计算机在功能上都是等价的,每台既定的计算机一定能模仿其它的计算机,所以用一台量子计算机模仿意识理性思维必然是可能的。

一些人相信量子计算机是突破人工智能问题的关键所在,但是另外一些人不同意。牛津大学的Roger Penrose认为,意识需要一种更奇特的(也是未知的)物理学。

3.建立一台量子计算机
一台量子计算机在设计上没有什么类似传统计算机,例如你不能使用晶体管和二极管。为了制造一台计算机就需要产生一种新的技术,一种能使“量比”在0和1之间以连贯重叠的状态存在的技术。尽管实现这个目标的最优方法仍然是未知的,但已有许多方法在实验中,并被证明取得了不同程度的成功。

3.1量子点
一个量比执行的范例是“量子点”,它基本上是一个被困在原子牢笼中的单一电子。当量子点暴露在刚好合适波长的激光脉冲下并持续一段时间,电子就会达到一种激发态:而第二次的激光脉冲又会使电子衰落回它的基态。电子的基态和激发态可以被视为量比的0和1状态,而激光在将量比从0状态撞击到1状态或从1撞击到0的应用,能够被看成是一种对取非功能的控制。

如果激光持续时间只有取非功能要求的一半,那么电子将同时处于基态和激发态的重叠中,这也等价于量比的连贯性状态。而更多复杂的逻辑功能可以通过使用成对的安排好的量子点被模拟出来。因此,看起来量子点是一个合适的建造量子计算机的候选人。然而不幸的是,有许多实际问题阻止了这种情况的发生:
1.电子在衰落回基态之前只能在激发态维持一微秒(百万分之一秒)。需要记住的是,每种激光脉冲需要持续的时间大约是1纳秒。这就对在信息散失前所能做出的运算步骤的数量有了限制。
2.构建量子点是一个非常艰难的过程,因为它们如此微小,而使用这些量子点制造一台计算机的技术到目前为止还不存在。
3.为了避免数以千计的激光射入一个狭小的空间,量子点应当制造以回应不同频率的光。一束能够可靠地进行自我调整的激光将会选择性地瞄准有着不同光频率特性的不同组别的量子点。又一次的,这是一项还不存在的技术。

3.2计算流体
量子点并不是唯一的经过试验的执行量比,其它技术试图使用个体原子或激光的分化作为信息的媒体,而脱散性是这些技术的普遍问题。人们尝试将这些实验从它们周围环境屏蔽起来,例如在千分之一的绝对零度的温度下将其冷却,然而这些方法在减少这个问题的影响方面取得了极其有限的成功。

量子计算领域的最新发展采用了一个根本性的新方法。这种方法放弃了量子媒质应当小并且和它的周围环境隔离的假设,而是使用大量的分子来储存这些信息。当处于磁场中时,一个分子中的每个核子都会在一个特定方向上的旋转,这个旋转特性可以用来描述它的状态,上旋表示1而下旋代表0。核子磁性共振技术可以被用来检测这些旋转状态,特殊无线电波脉冲能够把核子从上旋(1)撞击到下旋(0),反之亦然。

使用这种技术的量子计算机本身就是一个分子,而它的量比就是分子内的那些核子。但是这种技术并不能只使用一个单一分子来实现这些计算,而是用一整“杯”流体分子。这种方法的优势在于,即使液体分子彼此撞击,每个分子中核子的旋转状态仍能保持不变。脱散性仍然是一个问题,但是到目前为止,在这种技术中脱散前的时间已经比任何其它技术的时间要长许多。研究人员相信,几千个原始逻辑操作能够在量比脱散前实现。

麻省理工学院的Dr.Gershenfield,是流体计算技术的倡导者之一。他的研究队伍已经能够将1和1加起来,这是一个远远超越其它任何正在研究中的技术能力的简单任务。而能够计算更复杂任务的关键在于拥有更多的原比,但是这要求更多复杂的分子以及大量的核子,因此咖啡因分子成为一个可能的候?N蘼壅庵址肿邮鞘裁矗?0量比系统的进步都是显而易见的。Dr.Gershenfield希望这样一个系统在年底,将能够乘以数字15。

超过10量比系统的进步可能会更加困难。在一个给定的“计算流体”样本中,将会有大约偶数个上下旋状态,但是将会有一点在超过一个方向上的旋转存在。正是这些少量额外旋转的所发出的表现得好像它是一个单一分子的信号,使它能够被检测出来以及进行运算操作,而剩下的旋转将会有力地彼此抵消掉。这种信号相当微弱,并且在每个量比被加入的时候,以大约2倍的速度持续性减弱。这就会限制一个系统可能拥有的量比的数目,而易读的输出将会更难以检测出来。

4.量子计算机的应用
非常需要注意的是,一台量子计算机并不一定在所以计算任务上都会比一台传统计算机做得好。例如,乘法运算在一台量子计算机上执行的不比在一台类似的传统计算机上快。为了显示量子计算机的优越性,就需要使用开发量子并行效应能力的算法。这些算法难以阐述,而值得记住的最显著理论化的算法当属Shor的算法和Grover的算法。通过使用好这些算法,量子计算机能够大大优于传统计算机。例如,Shor算法允许以极快的速度因式分解大数字。一台传统计算机在分解1000位阿拉伯数字时需要花费10,000,000,000,000,000,000,000,000年,而一台量子计算机只需大约20分钟。

4.1Shor算法--Shor的算法--一个范例
这是Peter Shor在1995年发明的算法,它能够快速地分解大数字。如果它曾经被使用过,它将会对密码系统有着深刻的影响,它会威胁到由公钥密码学所提供的安全性(例如RSA)。

受到威胁--公钥密码学
这是当前最常用的发送密码数据的方法。它通过使用两把密钥来工作,一把公开的,一把私人的。公开的密钥用来给数据加密,而私人的密钥用来解密。公开的密钥可以容易地从私人的密钥获得,而反之却不可能。然而,一个掌握着你公开密钥的窃听者原则上可以计算出你的私人密钥,因为它们在数学上是相联系的。为了破解私人密钥,需要分解公开密钥,然而这项任务被认为是无法处理的。

例如,1234乘以3433容易算出来,但计算4236322的因子就不那么容易了。分解一个数的质因子的计算复杂度随该数增长而迅速膨胀。破解RSA129(有129位阿拉伯数字)时,花费了1600位因特网用户8个月的时间。密码破译着认为,更多的数字应当被加到密钥中以抵抗计算机性能的增长(这将花费比宇宙年龄还长的时间来计算RSA140)。然而,对于使用运行Shor算法的一台量子计算机,密钥中的阿拉伯数字个数对问题的难度有着极小的影响。破译RSA140只需花费几秒钟的时间。

Shor算法--一个范例
这部分的目的是说明Shor算法有关的基本步骤。为了使问题相对简单易懂,我们将考察找到数字15的质因子问题。因为算法主要由三步组成,讲解将会分为3个阶段...

阶段1

算法的第一个阶段是将记忆寄存器放入一段它所有可能状态的连贯重叠中。字母“Q”将会用来表示一个处于连贯状态的量比。

图3 一个3量比寄存器可以同时表示8个传统状态

当一个量比处于连贯状态中,它可以被认为存在于两个不同的领域中。它作为“1”存在于一个领域中,而在另一个领域中,以“0”存在(见图1)。将这种想法扩展到3比特寄存器,我们可以想像为寄存器存在于8种不同的领域,在每个领域都可以表现一种传统的状态(例如,000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111)。为了储存数字15,需要一个4比特的寄存器(能够同时在连贯状态下表现数字0到15)。

在寄存器上执行的计算可以被当做并行的一整组计算,每个领域一个。事实上,一个在寄存器上执行的计算是执行在寄存器所能够表现的所有可能值上的。

阶段2

第二个阶段的算法使用寄存器执行一个运算。运算细节如下:
1.数字N是我们希望分解的,N=15。
2.挑选一个随机数N,1 < X < N-1。
3.X达到存放在寄存器(寄存器A)中的大小,然后除以N。
4.这个操作的余数被放在第二个位寄存器中(寄存器B)。

图4 第二阶段的操作

这个操作之后,寄存器B包含有各个领域结果的叠加。这可以通过一个例子来极好的证明:如果我们令X为2,那么寄存器B中对应于寄存器A中的每个可能值的内容如下。

表格1 寄存器B的内容,N=15, X=2。
注意到寄存器B的内容符合一个重复的序列(1,2,4,8,1,2,4,8...),而这些重复的频率可以被称作f。在当前这种情况下,重复的频率(1, 2, 4, 8)有4个值,所以f=4。

阶段3

最后一个阶段可能是最难以理解的。重复的频率,f,在使用一台量子计算机时将会被发现,这是通过在寄存器B上执行一个复杂的操作,然后察看那些引起每个领域的结果彼此干扰的内容实现的。作为f的结果而发生的值在接下来的等式中被使用,以计算一个可能的质因子。

图5 用来计算质因子的等式

结果数字并不能保证它是一个质因子,但是是的可能性很大。而生成f值的干扰容易使正确答案作为不正确的答案而互相抵消掉。

在我们的例子中,f=4的值确实给出了一个正确的结果3。

答案并不能保证正确的事实并不重要,因为它可以通过乘法很容易地检查出来。如果答案是错误的,用不同的X值重复上述计算将会很有可能得到正确的解。

4.2Grover算法
Lov Grover曾经写过一个算法,使用量子计算机用比传统计算机快的速度检索一个未排序的数据库通常,这需要花费N/2个数字的时间来在一个具有N个入口的数据库中搜索发现一个特定的入口。Grover的算法使在N叉检索中进行相同的搜索变得可能。随着数据库的规模和综合程度增长,这种时间上的节省变得具有显著意义。这种算法所带来的加速是量子并行结构的结果。数据库有效地分布在大量的领域,并且允许一次单一的搜索定位要求的入口。更多数量的操作(与叉N成比例)要求实现,以满足显示一个可读结果的要求。

Grover的算法在密码系统领域有着重要的应用。使用这种算法破解数据加密标准(DES),一种用来保护银行间的经济事务及其它事物的标准,在理论上是可能的。这个标准是建立在一个双方都事先知道的56-比特的数字的基础上的,这个数字被用作加密和解密数据的密钥。

如果一个加密文档及它的原始资料都可以获得,那么就可能找到那个56-比特的密钥。一个使用传统方式的穷举搜索必须在找到正确解前搜索2的55次方个密钥。即使每秒钟尝试10亿个密钥,也需要花费超过一年的时间,而相比较而言Grover的算法找到密钥只需185次检索。对于传统的DES,一种阻止现代计算机破解密码的方法(例如,如果计算机越来越快),仅仅只要在密钥上添加额外的数字,就会使搜索的次数呈指数增长。然而,这对于量子算法速度的影响是可以忽略不计的。

4.3量子机械系统的模拟
1982年,Feynman推测说,量子计算机将能够比传统计算机更大程度地精确模拟量子机械系统。据推测,一台拥有几十个量子比特的量子计算机能够进行模拟,而这对于一台传统计算机来说,所需的时间是不现实的。这应当归因于计算机时间和内存的使用是按照讨论中的量子系统的规模呈指数增长的。

对于传统计算机,一个量子系统的动力学可以用近似值模拟。然而,一台量子计算机能够被“设计”,通过诱使它的变量发生交互作用来模拟一个系统的行为。它们模拟了正在讨论中的系统特性。例如,一台量子计算机能够模拟“笋瓜模型”(一种描述电子在晶体中移动的模型),而这样的任务是超出当今传统计算机的工作范围的。

5.量子通讯
在量子计算方面的研究开创了无旋转领域的量子沟通。这部分研究的目标是通过使用量子机械影响的特性,提供安全可靠的通讯设施。

5.1量子通讯是如何工作的
量子通讯利用光的偏振(例如,一个光子振动的方向)对数据进行编码。在一个方向上的振动可以被视为0,而另一个为1。常用的有两种偏振方式,直线型和对角型(见图6)。

图6 光的偏振可以被用来对数据进行编码。为了接收数据,滤光器的偏振化方向必须与光子的相匹配。

量子通讯开发的特性是,为了接收正确的信息,必须测量光子并使用正确的滤光器偏振方向。例如,和信息传送的偏振方向相同。如果一个接收器是处于直线型的偏振方向,那么就会发射出对角偏振的光子,然后一个完全随机的结果就会出现在接收器上。使用这种方法,特性信息能够发送而使窃听者无法不被发现地偷听。这种机械装置工作原理如下:

1.发送者用随机偏振方式传送信息至接收者。
2.接收者检测这个信息并记录下来(仍然使用随机偏振方式)。
3.然后,发送者通过公共线路通知接收者他所使用的偏振方式。
4.接收者和发送者对在正确偏振方式下获得的信息进行随机选取,进行比较。
5.如果一个窃听者中途截取并转寄信息,那么错误发生的比率将会比预期的要高,这就会引起接收者和发送者的警觉。
6.如果检测出窃听者,那么整个过程将会被重复。

例如,假设有一个发送者叫Alice,她希望传送信息给Bob而不希望被窃听者Eve听到。他们就会遵循上述步骤。如果Eve试图偷听,她就需要测量来自Alice的比特,然后再转寄给Bob(她不能仅仅察看信息,因为这样做会改变信息内容)。她必须使用随机偏振方式,因为她不知道Alice所使用的。可能,Eve会接收到50%的正确信息,而另外的50%由随机的值组成。而大约一半的随机值是正确的,这意味着Eve最好情况下可以将75%的正确信息发送给Bob。

假设通讯线路上的噪音是可以忽略的,Bob将能够检测出Eve偷听了,因为他按照正确的偏振方向所收到的信息包含超过25%的错误。他通过和Alice在公共线路上对随机选取的信息进行比较以检测错误。

另外一种Eve搅乱Bob和Alice通讯的方法是中途截取信息,再将她自己的发送出去。Alice和Bob讨论的一组随机选择的值将会阻碍Eve,并暴露出Eve修改了信息。无论Eve截取的信号有多么微小,Alice和Bob总能够发现她在线上偷听。这个系统只能在通讯线路的噪音可以忽略的情况下工作。如果线路有,例如25%的噪音,就无法将窃听者从噪音中区分出来。英国电信已经成功地实现了在超过10公里的距离上只有9%的错误的线路,这为量子通讯提供了一个具有希望的未来。

5.2量子比特的任务
一个量子通讯不同的方法是量子比特的任务。使用这种方法,人们可以比较或结合信息,同时保持每个独立文献的隐秘性。这种技术的一个可能应用是合同出价(令公司提出它们最可能的出价,而不仅仅是比最高价位高)。

这种方法的基本操作如下:

1.Alice向Bob发送出一串光子,所有这些光子都具有相同的偏振方式。
2.Bob接收到这些光子,随机地改变他的偏振方式,然后记录下结果。
3.当Bob的偏振方式和Alice的相同时,通过告知他他所见的1和0的形式,Alice能够向Bob证明她所发出的信息。

这个系统的缺点是,Alice能够通过创建成对的光子而只向Bob发送一个来进行作弊。这些配对的光子有着奇怪的量子特性,无论它们分开多远,对一个的观察将会影响到令一个在接收者面前的样子。Alice可以通过修改她手中的副本来改变Bob的光子。研究者们已经发现这个问题一段时间了,而 Mayor 最近证明了,这是所有量子比特系统的一个普遍缺点。

6.当今进展及未来展望
最近,在“流体计算”技术方面由Dr.Gershenfield和Dr.chuang(Los Alamos国家实验室,新墨西哥州)领导的工作给予量子计算一个有前景的未来。事实上,Dr.Gershenfield相信,如果现在进步的速度持续下去的话,在不到10年的时间内,量子联合处理器将会变成现实。其它技术,例如量子点,当我们的技术进步后,可能会产生出类似的结果。而乐观者指出,现在研究人员所试验的问题看起来像是技术问题而不是根本性问题。
尚未解决,并且许多人,包括IBM公司托马斯.沃森研究中心的Rolf Landauer,认为量子计算机不太可能发展超过10-量比系统(如上所述),因为脱散性使它们过于脆弱以至于不实用。

量子通讯方面的研究人员已经享受了很大程度上的成功。部分涉及到的计算机已经能够在大约10公路的距离上进行安全的通讯。根据发展这些线路的花费以及现存的对它们的需求,量子通讯将会有一个强大的未来。

7.结论
随着传统计算机渐渐接近它们的极限,量子计算机保证了给予一种新的计算能力水平。随着量子计算机的到来,一种结合了奇特的量子机械效应的,并将每种自然物体看做某种量子计算机的,全新的计算理论诞生了。因此,量子计算机具有模拟任何限定的自然系统的理论能力,并且掌握着制造一台人工智能计算机的关键。量子计算机通过大量的并行领域计算的能力,使它具有了快速计算许多传统计算机实际永远无法解决的任务的能力。这种能力仅仅在使用正确的算法时才能显现出来,然而这种算法是极其难以表达出来的。有些算法已经开发出来了,它们在密码使用系统领域有着巨大的应用。这是因为它们能使最常用的密码技术在几秒钟的时间内被破解掉。讽刺的是,量子计算和量子通讯的无旋转性,允许信息发送而使窃听者无法不被发现的窃听。 至少到现在,密码系统领域还是安全的,因为量子计算机被证明难以实现。它们强大的特别之处,它们对于量子机械的依赖,同时也使它们变得非常脆弱。即使最成功的试验也只能将1和1加在一起。没有人能够断言研究人员所尝试的问题能否被克服。一些人,例如Gershenfield博士,充满希望地认为它们能够做到;而同时,另外一些人相信量子计算机将会永远是脆弱而无法应用的。

8.术语表
连贯性 用来描述稳定重合状态的术语
计算流体 一种可能的量子计算机,它的分子可以被用作量比。
脱散性 当一个量比稳定在它的状态之一
DES 数据加密标准
对角型 45度或135度的偏振方向
Grover的算法 一个检索数据库的算法,同时也可以用来破解DES
NMR 核磁共振
偏振方向 一个光子偏振的方向
公钥加密 一种利用分解大数字的难度以防止破解的加密方法
量子比特任务 一种有缺陷的信息原文件校验方法
量比 一个量子比特,它能够同时处于0和1状态
量子并行状态
通过对量比进行操作,可以在一次计算中处理许多值
量子通讯 使用量子影响发送信息,使窃听者无法不被发现的偷听
量子计算机 一台具有利用量子并行影响能力的计算机
量子点 一个量比的可能应用
直线型
水平和垂直的偏振方向
Shor的算法 分解大数字的算法
Toffoli门 一个通用的非门

VLSI 超大规模集成电路

9.参照表
9.1书籍


9.2人物


9.3杂志文章
The coffee cup super computer. Tom Standage, Telegraph Connected 3/6/97 咖啡杯充当计算机(Tom Standage, Telegraph Connected 3/6/97) 对于量子计算的一个非常简要的介绍
A quantum revolution for computing. Julian Brown, New Scientist 24/9/94 计算的量子革命(Julian Brown, New Scientist 24/9/94) 包括相当具体的量子计算历史和一个相对简单的对Shor算法的解释
The best computer in all possible worlds. Tim Folger, Discover 1/10/95 所有可能领域中最好的计算机,(Tim Folger, Discover 1/10/95) 对于量子计算进步的长但是可理解的说明
Two-bit heroes - Computing with quanta. The Economist Volume 338 Issue 7948 两比特英雄--量子计算(The Economist Volume 338 Issue 7948) 一个量子计算的浅显介绍
Cue the qubits: Quantum computing - How to make a quantum computer. The Economist Volume 342 Issue 8005 量比的提示:量子计算--如何制造量子计算机(The Economist Volume 342 Issue 8005) 关于量子计算的有益介绍
Wake up to Quantum Coffee. Howard Baker, New Scientist 15/3/97 意识到量子咖啡(Howard Baker, New Scientist 15/3/97) 一个关于相对成功的量子计算方面的流体计算技术的全面讨论
Demonstrate logic gates for quantum computing. Bertram Schwarzchild, Physics Today 1/3/96 为量子计算证明逻辑门(Bertram Schwarzchild, Physics Today 1/3/96) 由物理学家指导的关于量子逻辑门的报告
Quantum cheats will always win. Robert Pool, New Scientist 17/5/97 量子欺骗总能获胜(Robert Pool, New Scientist 17/5/97) 一篇详细设计了量子比特任务通讯方案的基本基础的短文
Future of quantum computing proves to be debatable. Christopher Monroe, Physics Today 1/11/96 量子计算的未来是具有争议的(Christopher Monroe, Physics Today 1/11/96) 现实地看待量子计算的可行性
Quantum computation. David P. DiVincenzo, Science 13/10/95 量子计算(DiVincenzo, Science 13/10/95) 一份关于量子计算的全面报道,不幸的是,文章淹没在物理符号中
Brewing a quantum computer in a coffee cup. D. Vergano, Science News 18/1/97 在咖啡杯中酿造量子计算机(D. Vergano, Science News 18/1/97) 关于量子计算方面的流体计算技术的简要介绍
Universal Quantum Simulators. Seth Lloyd, Science 23/8/96 通用量子模拟器(Seth Lloyd, Science 23/8/96) 对于量子计算机在模拟方面应用的深入观察
When silicon hits its limits. Tom Thompson, Byte 1/4/96 当硅达到它的极限(Tom Thompson, Byte 1/4/96) 这篇文章包括对量子计算机的概念和它的可能优势的介绍
Quantum computation. Artur Ekert, American Institute of Physics 1993 量子计算(Artur Ekert, American Institute of Physics 1993) 一份全面但是技术性的论文
Searching a quantum phone book. Gilles Brassard, Science Volume 275 31/1/97 搜索一个量子电话本(Gilles Brassard, Science Volume 275 31/1/97) 尽管有些浅显,但仍然是对Grover算法的良好解释
Quantum-quick Queries. Ivars Peterson, Science News Volume 150 31/8/96 快速量子的置疑(Ivars Peterson, Science News Volume 150 31/8/96) 对于Grover算法的良好快速介绍
Quantum code breaking. The Economist, Volume 331 30/4/94 量子密码破解(The Economist, Volume 331 30/4/94) 用外行术语解释的密码破解
Quantum computation. David Deutsch, Physics World, 1/6/92 量子计算(David Deutsch, Physics World, 1/6/92) 一份关于量子计算的全面而鼓舞人心的指导
Experimental quantum cryptography. C.H.Bennet, F.Bessette, G.Brassard, L.Salvail, J.Smolin 1/11/91 实验性的量子密码系统技术(C.H.Bennet, F.Bessette, G.Brassard, L.Salvail, J.Smolin 1/11/91) 实例深入分析量子密码系统技术
Quantum keys for keeping secrets. Artur Ekert, New Scientist Volume 137 16/1/93 保护秘密的量子关键(Artur Ekert, New Scientist Volume 137 16/1/93) 非常有用的对于量子通讯的分析

其它文章:
Quantum Computation, Physics World, 1992, David Deutsch
A quantum leap in secret communications. William Bown, New Scientist 30/1/93
Tight Bounds on Quantum Searching, M. Boyer, G. Brassard, P. Hoyer, A. Tapp
Quantum Cryptoanalysis introduction, Artur Ekert
Weirdest Computer of All, The Economist, 28 Sept. 1996
Is the universe a computer?. Julian Brown, New Scientist 14/6/1990
It takes two to tangle - in the quantum world. Ben Stein, New Scientist, 28/9/96
Quantum communication thwarts eavesdroppers. David Deutsch, New Scientist, 9/12/89
Quantum leap in code cracking computers. Mark Ward, New Scientist, 23/12/95
Quantum Code-breaking, The Economist, 30 Apr. 1994
Physical Revue Letters. (Vol. 78 p3414).

9.4网页
The Kitchen Sink 量子计算(连接到量子计算领域) http://sps1.phys.vt.edu/~alandahl/
quantum_computing.html
加里福尼亚理工学院量子光学 一个试图解决脱散性问题的团体 http://www.cco.caltech.edu/~qoptics/
量子密码分析学--介绍 对于使用Shor算法分解的有益介绍 http://eve.physics.ox.ac.uk/QCresearch/
cryptoanalysis/qc.html
粒子束流物理实验室 量子计算的链接 http://vesta.physics.ucla.edu/~smolin/index.html
大量自旋共旋量子计算 有关咖啡杯量子计算机的文章 http://feynman.stanford.edu/qcomp/NMRQC/home.html
Iain Stewarts的主页 更多关于量子计算的链接 http://www.doc.ic.ac.uk/~ids/quantum_computing.html
量子编码 通过Innsbruck组的量子通讯 http://www.sigmaxi.org/Amsci/issues/Sciobs96/Sciobs96-11Encoding.html"
量子计算方面的技术论文 各种关于量子计算机方面的论文,大部分需要深入的知识以理解 http://feynman.stanford.edu/qcomp/artlist.html

II.
发信人: GaoHuo (横扫企鹅), 信区: TsinghuaCent
标 题: Re: 清华应明生组新添PRL一篇
发信站: 水木社区 (Sun Jan 27 16:44:24 2008), 站内

应老师做的就是要在计算模型上有突破,说到工艺,那还是遥远的未来才会考虑的。我对这一行算是一知半解,都是基于以往的旧知识,瞎说几句,望作引玉之砖。

为什么说要在计算模型上有突破,自从费因曼提出量子计算机的概念后,一直有人声称量子计算机的计算能力比经典计算机强,这是个事实,已经被Shor算法、Grover算法部分证明。但是量子计算机是不是比传统计算机更有效,即对那些NP完全问题是否存在多项式量子算法,这就不是简单的靠几个特殊问题的量子算法能搞定的,必须从理论基础上进行研究。传统计算机的数学模型是图灵机,用来表示算法、程序和符号行的变换,研究算法复杂度是必不可少的。要从根本上研究量子计算机的计算能力,自然的想法就是建立有别于经典图灵机的量子图灵机数学模型,并在这个基础上定义各种算法复杂类比如QP问题类什么的(类似P、NP问题),如果能证明NP∈QP,那一切就都结了,量子计算机的计算能力确实比传统计算机高一个档次。但我印象中没见到过,几个著名的量子算法,Shor是BQP,有出错几率,而且不知道大数分解是否属于P或者NP;Grover搜索算法并不是log(N)的量子算法。因此这个领域是有大量问题需要研究的,比如计算机系姚期智的博士孙晓明一个被资助的研究项目就是“量子计算复杂性与经典计算复杂性的关系”。

关于量子并行性,量子计算机被认为有更强大的计算能力,是因为所谓的量子计算的并行性,因为量子计算的“输入”可以通过Hadmard变换很容易生成一个有2^n个组份的量子迭加态,在这个输入上的进行的任何幺正变化(量子计算)都是同时对2^n个输入进行,就是所谓的量子并行计算,不过这里有个大问题,就是如何把这2^n个计算结果读出来?怎么知道哪个是想要的结果(除非不依赖于这一过程)?于是就有了10年前的Grover算法,该算法提出后轰动一时,成为量子信息方面灌水的超级大坑,因为貌似可以因此证明所有经典的NP问题在量子计算机上“运行”时至少可以比经典计算机快得多,不过可惜的是它仍然不是多项式的。另外当年好多group(都是物理学家)甚至宣称他们找到了对Grover搜索算法的根本性提高,即无序数据库的多项式量子算法,不过后来都一一被人拍死。当然如果真能找到这样的算法,那么就真有NP∈QP,牛人们不妨继续吃这个螃蟹。

再说到应老师。量子图灵机的概念最早1985年Deutsch就提出了,但是看起来很糙。后来很多物理学家都试图完善量子图灵机的定义,写了很多paper,不过我个人认为似乎都有个缺陷,就是他们都是在原来的图灵机模型上作简单的修补,把量子力学的态的性质传递给图灵机,这样虽然直观,但在这样的模型上进行文法、算法的研究基本是不可能的,不知道后来有何发展。另外就是引入量子自动机模型,这些Moore、Gudder等人都做过,效果如何本人就不知道了。应明生老师在国际上率先独创性提出基于量子逻辑也就是完备正交模格值(而不是传统的布尔代数)的自动机理论,并和弟子们在文法理论中作了一系列漂亮的工作(在国内反正是曲高和寡),他们也由此切入到本该物理学家研究的领域,即量子信息中的一些物理问题,因此就有了国内计算机系破天荒的3篇PRL。应老师做的这些理论模型,即使量子计算机今后不具备物理实现的可能(个人倾向于这一点),也是很有意义和启发性的,毕竟量子计算机带来了给出NP完全问题的多项式算法的可能性。

八卦几句量子逻辑。其实量子逻辑的最初概念1936年始于冯诺伊曼,不过和量子计算风马牛不相及,当年是为了掺和量子力学的测量问题争论的。该问题当年令无数大物理学家争论不休,如今也有不少民科为之着迷。因为测量过程的随机、不可逆、非定域性等等,有一个学派(Modal Interpretation?)认为不能用建立在经典逻辑基础上的推理系统来对这个问题进行推理,必须根据量子力学的根基重建一套与“物理本质”相符的逻辑与推理系统,就是后来成型的量子逻辑,清华图书馆有几本80年代英国人写的书,就是关于这个的,其中有一本通过一系列引理定理建立了基于完备正交模格(如果我记的不错的话)的逻辑推理系统,书最后用这个讨论了贝尔不等式。后来该方向基本无人问津了,再后来不知道是不是巧合,为了研究量子计算,应老师又建立了完备正交模格值上的自动机理论,不过仔细想想这也是很自然的,量子计算机的物理实现就和测量、非定域性这些量子力学基本问题非常紧密联系,前后两者的研究方法出现一定相似性并不偶然。

【 在 Wiltord (爱妮亿万年) 的大作中提到: 】
: 量子计算机指的工艺上用量子代替现在的半导体?计算模型还需要改么?
: 如果这样说来,量子计算机的贡献也不一定会大过计算模型吧,例如并行
: 量子计算机的优点是什么?功耗更小,集成度更高,频率更高,还是别的?
: ...................

--

※ 修改:·GaoHuo 于 Jan 27 17:03:29 修改本文·[FROM: 211.99.222.*]
※ 来源:·水木社区 newsmth.net·[FROM: 211.99.222.*]


III.
◇◇新语丝(http://www.xys.org)(xys.dxiong.com)(xys.dropin.org)(xys-reader.org)◇◇

  说说北大王国文对潘建伟工作的评论——兼谈量子力学的定域性问题

  作者:polik

  1. 引子

  首先,王国文的文章根本是垃圾。要是一般人写的,权且当作民科难抑寂寞
发泄一番,大可一笑了之。他的文章没人理睬,可能也是出于这个原因吧。由于
署名北京大学物理学院,并非冒名,在网络上转载还颇热闹,polik就觉得有点
过意不去。诚然,北大水平与王国文属于同一级别,并无必要为捍卫北大声誉浪
费时间,北大的声誉是否大于零,本人及同道一向强烈持疑。但为公众能得到正
确的科普起见,花点时间点批一下,免得有人说学术界的人普遍缺德,见妖言惑
众而不喝止。何况这是他第二次拿这种东西来占新语丝的版面争读者眼球了。对
这种abuse自由媒体和开明版主的人发慈悲就是对老实百姓的残忍。

  更不是替潘建伟来抱不平。潘近年在国际上,而不只是国内,出了一些风头,
实惠虚名都赚了不少,除不值得同情以外,其知名度和公众人物身份使得他有接
受公众质问的义务。其次,他的东西并非如他自己/他前老板/国际物理通讯兵们
所吹的那样美好和神奇。加之潘本人大话不停,牛皮甚多,发烧友一堆,此时忠
告一下对他本人及其团队,刚入道的研究生,还有那些非替老百姓管钱不可的官
僚都有好处。但王国文这种不伦不类的文章一不符合学术界惯例(你有好的观点,
有数不清的杂志欢迎你投稿,潘在Physical Review Letters上发文章,你有异
见,PRL绝对欢迎你comment!),二是根本不着边际,徒然给人故意搅局或当托
儿的联想,增加某些专业人员对潘和前老板及其好友们的工作的进一步追捧。

  2. 王国文的文章为何是垃圾?

  一个真正有创意的观点,写成一篇正式学术文章以后,一般都会舍不得投IF
不够高的杂志,更不会轻易送到科普媒体上去"发表"。可以想像,王其实明白自
己的东西是个笑料。当然,王可能不食人间烟火,跟隐士Perelman一样,不发杂
志文章。所以,在这里权且抬举抬举他,把他的文章当成正式工作comment一下。

  王文的第一个批评,也是其主旨,就是质疑三光子纠缠态是否真的纠缠态。
理由是那些光子的态是"事后诸葛"式的重建的。这样的作法根本不是潘的原创,
至少已有10几年的历史了。虽然最初有些人对这种方法强烈反对,但对它的质疑
已经遭到了彻底的回驳。此事已经尘埃落定,绝非王文所称的"未见有人能讲清
楚它的物理机制"。Science 杂志还曾专门请人写了篇高级科普见证,详见
Science 2005, 307卷,第875-879页。简而言之,事实上,经过稍许澄清即可以
得知,传统上对干涉条纹的指认或归属与这种"事后诸葛"式的重建并无本质差异。
现在对这样的纠缠态已经司空见惯。早于潘发表的文章数以十计,这个技巧根本
不是"潘建伟研究组的工作"的核心,而且也不是潘的前老板Zeilinger提出的。
王没有了解这些基本知识,瞎批一通。

  王一方面通过否定量子力学目前容许的"非定域特征"来批评"潘建伟研究组
的工作"可能建立在脆弱的学理上,另一方面他又毫不顾忌地引入无丝毫实验证
据更为离奇的所谓"准空态"来解释现有的实验观察,其大无畏精神必令堂吉柯德
自叹弗如。退一万步,假设真的有他说的"准空态",要解释EPR关联,那也无法
摆脱超距作用,只是换成子虚乌有的"准空态"与所谓"非空态"的超距影响而已。
这会是个幽灵"潜波"加隐变量再加超距作用的三重魔怪。而且,显然,这种超距
作用会有真正的灾难性,相对论必然就此咽气,而量子力学容许的超距作用因受
随机性的保护却不产生灾难。不知道他到底要捍卫什么?不信的话,王不妨把他
的观点写成学术文章投到中国的"物理学报"或其他任何一家需要审稿的杂志,保
证退稿。

  王声称"声名狼藉的(infamous)波函数坍缩假设在量子物理中可能是完全
多余的。"完全是民科式的武断。波函数崩塌有人怀疑,解释崩塌的理论也好几
个,但绝不是声名狼藉。恰恰相反,事实是,波函数崩塌依然是量子力学解释测
量结果必不可少的假设。虽然现在对崩塌过程的细节描述上还有一些问题没有得
到完全满意的解决,但崩塌本身作为一个事实已经无人怀疑(民科和疑似民科除
外)。

  王所引用的那些质疑量子力学正统解释的人和他们的话,都是边缘人物或者
极端少数观点。不是说边缘人物都有问题,但决不是边缘人物的话就是对的。他
引用的一些人根本就是一些熟知的民科水平的大嘴巴学者。再如,他引用这些国
际民科的话说:"贝尔不等式实验检验的违反只表明经典统计法不适用于推导量子
力学的预言"以及德布罗意基金会前主席洛察克(G. Lochak)说"依我之见,贝
尔不等式的实验违反无关于所谓的'非定域性'或'非分离性'。这违反只不过表明
量子几率不是经典几率!"请问:能否给出所谓"量子概率"的定义?如何用它理解
Bell定理?再说,这些话与王推崇的"准空态"和"潜波"有何关连?

  对该领域稍有基础的人不难看出,王与潘的学术水平之落差是超距的,根本
不是一个层次。王如果真正关心量子光学或量子计算,应该先好好复习一下量子
力学,读几篇像样的文献,再作打算,而不是在读了一些国内国际的民科作品以
后就乱发议论。用一篇充满学术漏洞和常识错误的文章去评论一篇正式发表的文
章,根本就是变相替人家抬轿吆喝。例如,王把 J. A. Wheeler说成是诺贝尔奖
得主,把德布罗依的"空波"和"从体"说成是解救非定域困难的药方等等,这类小
儿科错误一犯,北大水平就原形毕露。看到这样的批评文章,我不得不怀疑作者
是志愿替潘建伟当沙袋的。

  3. 对潘及其前老板工作的评价

  刚才我查到,潘建伟因为曾把国外成果谎报成"在中国本土完成"并诡称全职
回科大等丑事被新语丝立此存照,但没有人否认他的研究成绩。而且polik认为,
潘犯那些丑事很可能是要配合科大当局急功好利到上面表功蒙钱,因此这里我不
考虑"德"这个因素,纯粹从学术角度评论。

  客观地讲,潘是个有实力的学者,甚至还是少有的国际物理新星。他的文章
之篇数,影响因子以及引用次数,绝对盖过全部中科院院士。但是,综观潘的全
部工作,主要的学术思想和指导哲学都是潘的前老板Anton Zeilinger的。潘是
一个出色的学生,理论水平和实验技术皆令人称道,对其前老板某些方面的工作
有所发扬光大。但是,把将光子纠缠用于量子计算说成是"潘建伟研究组的工作",
潘起码无法向Zeilinger交代。另外,潘与Zeilinger恐怕会就多光子纠缠的优先
权问题弄出是非,因为我看到 Zeilinger不只一次讲是他先制备出五、六光子纠
缠,而潘也做了类似的声称。

  了解此领域的人知道,Zeilinger的工作不只涉及到这里谈到的量子计算,
他更早在量子光学,非破坏测量,GHZ纠缠态等方面的工作就使其名声大噪。但
圈内对他的工作评价远远没有媒体描述的那样高,他的工作基本上就是反覆表演
和宣称"看!量子力学又被证明是对的!",虽然不少在Nature等明星杂志出现甚
至封面推荐,其教育意义远大于学术价值。靠这种工作拿诺奖,从诺奖历史看,
行情真的很不看好,只能恨诺奖既不是看IF,更不是数篇数。这里顺便指出,
Zeilinger教授学术水平不低,其公关水平也很高,对操弄媒体、宗教(如与回
教佛教"打得火热",请达赖喇嘛到实验室访问演说,参加达赖的宗教─科学对话
活动之类)、政客、以及同行来增加自己知名度非常在行。他的工作多次登上"
年度物理进展","世界物理学近50年重大成果"等吓人的学术新闻榜,与他的公
关水平不无关系。如此招摇、卖力公关以致不诸形式的科学家,在史上是绝对少
见的。当我看到他对达赖喇嘛写的书"单原子中的宇宙"推崇备至时,觉得他与那
个曾经证明亩产万斤粮、宣称人体科学是高技术平方的力学专家有同样的投机嗅
觉能力。

  潘的工作也已经几次进入当年国际物理进展新闻,虽然或多或少与
Zeilinger有关联,但对一个年轻科学家,且来自一个科技不发达的官本位封建
国家,应该说这是很了不起的。但是研究结果上新闻与真正的学术价值,尤其是
经得起时间考验的长久价值,可以说根本不是一回事。风云一时最后以昙花一现
方式草草离场的研究方向和领域在历史上数不胜数,层出不穷。物理领域最近的
例子就有混沌、分形、几何相位、高温超导理论、复杂性理论、数不清的宇宙学
理论,甚至弦论等等,其他领域如生物医学、经济学应该更多。量子计算领域只
是更糟一点,呈现了上述领域的所有病态特征而尚未显示出一点起码的成果。那
些声称是"量子线路"、"量子计算机"的东西无一不是一些古旧实验的花哨叫法而
已。冷静看一下潘的那些上新闻的成果,最后有能流传下去的吗?下面讲讲量子
计算的潜在问题和巨大困难,有助于对潘的工作和整个量子信息领域有一番整体
的审视。潘或其学生如果读到这篇文章,请相信 polik,绝对是为你们好。

  首先,虽然现在的量子力学"非定域性"相当安全,不会产生灾难,更有一大
票人甚至头面人物认定这种"非定域性 "是量子力学(或微观世界)的根本特征,
是待开发的巨大资源,但对量子力学到底是否非定域的争论还在进行之中。我们
知道,EPR的解释并不需要超距作用,纠缠态也不意味超距作用,格林函数不包
含任何类空贡献。种种迹象表明,量子力学的"非定域性"是对量子力学理解或解
释层面上的问题,是形而上的 metaphysics,对技术部分不会有影响,因此所谓
的"非定域资源"很可能是一种幻想。但Zeilinger深信超距作用的真实性,已经
影响了相当多的学者和学生,包括潘。他的这种信仰,与其说是立场坚定,更像
赌徒作风,因为理性和实证的成分很少。这无疑也给他在学术界招来怀疑的眼光
甚至否定的评论。像Cornell的物理学家David Mermin就直指Zeilinger的一些工
作"too good to be true",绝对是负面的评价。因此,非定域性是否真的可以
当作未来的计算资源值得大大怀疑。严格地讲,基于纠缠态的量子计算器的存在
性证明并未完成。一旦这个问题是否定的回答,整个基于纠缠的量子计算的学理
平台轰然崩塌,那些"年度物理进展","世界物理学近50年重大成果"等顿时灰飞
烟灭,付诸笑谈。这绝非危言耸听。

  量子计算的另一个重大难点甚至致命困难是可放大性(scalability)问题,
即能否做到实用计算要求的至少上百个量子比特而不只是少数几个量子比特,它
是计算机处理器的核心问题。这是目前所有量子计算方案共同面临的严重困难。
远远不是当年建立电子计算机时那样的可放大性问题。尽管不排除最终可能会找
到出路,但其难度非同一般,即算有解,获得解决的时间也将是非常漫长的,已
是圈内清醒人的共识。不讲清这些,只听单方面的乐观意见,很容易被误导。潘
和国际国内上一些人出于可以理解的私心,过分强调量子计算尤其是基于光子的
量子计算的优势和前景,甚至许以几年以后你就可以订购量子电脑的画饼,做了
一些误导公众,学术界和官员的宣传。例如,用Shor演算法作质因子分解15=5
×3的演示实验,早在6年多前就有人发表。潘组用光子做出此项工作,确实是不
错的进展。但稍微想一想,三光子或五光子实验已是困难重重,纠缠脆弱无比,
要做到比如说十光子纠缠此路可通?何况十光子纠缠与几百个光子纠缠完全不是
同一类型的难度。甚至有人声称已经证明,基于光子纠缠的量子计算机原则上没
有可放大性。欧美杂志或媒体对潘几件工作的夸颂,猛一看了不得,但仔细看看,
那些吹喇叭的都是些鼓吹量子计算机近在眼前的要钱激进分子,有些更是潘的国
际合作者们或Zeilinger的朋友。那些新闻背后的最主要目的是借此写申请书时
可以向各国政府索要更多的支持。从这一点看,Zeilinger风格不用担心失传。
不过,也有人说,Zeilinger及其弟子们每这么样来一次,其同行评价就降三分。

  由于Zeilinger之名气,故学生闲谈和媒体上有他可能拿诺奖的传言,但由
于上述原因,行家并不认为他有多少可能性。此外,他更早的学生和合作者中,
胜过潘或与潘可比者人数众多。因此,即算pigs fly,诺贝尔奖光顾此领域,也
断然不会落到潘的头上。刚才看到潘准备在万里长城上作量子密码实验的消息,
不禁哑然,只怕是他成也Zeilinger,败也Zeilinger。如此照搬照抄,重复
Zeilinger在多瑙河上作的公关表演,与东施效颦何异?潘或其学生如果真有志
于诺奖,不妨冷静地想想,要不要在基于光子纠缠的量子计算这一棵树上吊死?
或永远紧跟Zeilinger走遍天涯而无怨无悔?还是趁早另辟蹊径,以遂良愿呢?
有志在量子光学和量子计算领域做出重大成果者,对Zeilinger及其合作者的工
作或宣导,我也劝你还是谨慎一点为好。

  polik感谢HYC,KG,YYL,XZ的讨论和批评意见

(XYS20080127)

◇◇新语丝(http://www.xys.org)(xys.dxiong.com)(xys.dropin.org)(xys-reader.org)◇◇

Re: 评潘建伟研究组的量子计算机
由 星空浩淼 于 2008年1月28日 00:56

polik的这篇反驳文章如果就事论事,只从学术角度进行辩驳,倒是值得尊敬的。可惜文章里带有骂街的味道。我赞同他的主要观点,但是在我看来,他在这篇文章里犯了以下几个错误:
1)polik把“非局域性”直接等价于“超距作用”,在我看来这是明显错误的理解;
2)并非所有格林函数(Feynman传播子)不包含任何类空贡献,只能说场算子之间的协变对易子在类空间隔下严格为零。粒子的类空传播事实上是存在的,只是这种超光速行为由于正反粒子对称性而不产生因果悖论——正因为正反粒子对称性,才使得场算子之间的协变对易子在类空间隔下严格为零,从而一个测量行为,不能类空地影响另一个测量行为。
3)不管格林函数是否包含类空贡献,它所能反应出来的问题,跟量子力学中所谈到的非局域性特征是两码事。



<< Home

This page is powered by Blogger. Isn't yours?