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从算法的角度来说,量子计算机具有比经典计算机更强大的计算能力。这个想法最初是由费曼(R。 Feynman)和马宁(Y。 Manin)在20世纪80年代初提出[1, 2]。自20世纪40年代美国核武器研究起,数值计算被广泛应用于物理学以及其他学科的研究中。其中重要的一项应用是对物理系统的数值模拟。自然界的物理系统均为量子系统。然而,由于记录和处理量子态需要很大的信息存储空间,利用经典计算机对量子多体系统进行模拟是非常困难的。但是,量子计算机没有这个问题。如果经典计算机无法精确模拟量子多体系统而量子计算机可以,那么不言而喻,量子计算机优于经典计算机。

34.筑牢平台建设和数据共享安全防线,确保政务网络和数据信息安全,保护好商业秘密和个人隐私。(国务院办公厅、发展改革委、公安部、保密局、密码局牵头,各地区、各部门负责)主要措施:研究完善数据安全管理制度措施,强化政务数据共享安全管理,提升各级政务平台数据安全保障能力和水平。(发展改革委负责)

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超导量子比特系统——作为固态系统具有较好的可扩展性。2011 年D-Wave 发布的其第一台量子计算系统具有128 个量子比特,至2017 年最新的系统已经具有2000 个量子比特[24],体现了超导系统良好的可扩展性。但D-Wave 的系统是模拟(analog)量子计算系统,不是本文主要讨论的基于量子线路的通用量子计算系统。在通用量子计算方面,加州大学圣巴巴拉分校 (UCSB) 的超导量子计算实验室的9 量子比特系统可以实现错误率大约0.6%的两量子比特门[25]。2018 年Google 发布了基于相同设计的72 量子比特系统[26]。自2016 年起,IBM投入大量资源研发并提供开放的量子计算系统,可以通过云访问。在其数个量子计算系统中,最早的系统有5 个量子比特,目前在线的系统最多有20 个量子比特,两量子比特门错误率由大约1%到10%不等[27]。

除了本文介绍的,目前还有很多其他的量子算法[10]。应该注意到,不是对于所有的计算问题量子算法都有指数加速。在算法方面量子计算机和经典计算机的对比有大量计算复杂性理论的研究[5]。到目前为止,所有的结论都是基于拥有通用量子计算机这一假设。那么,我们有可能制造一台通用量子计算机吗?事实上,由于普遍存在的退相干现象,严格的幺正变换量子门是不可能百分百实现的。关键是这种退相干对计算结果有多大影响,是否在许可误差范围内。

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