什么叫做“随机行走”!12位超导比特首秀.doc
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1、什么叫做“随机行走”!12位超导比特首秀小编周围有很多学霸、大牛,令小编十分崇拜。每次去向他们讨教成功的秘诀,他们总告诉小编“要专注”。在他们的描述里,小编今天对这个感兴趣,明天又去研究一下别的,是一种“随机行走”行为,不专注。哼,又拿这些词儿唬我,我就去查了一下什么叫做“随机行走”。经典随机行走期望值(距离)2=步数说起随机行走,可能你并不陌生,中学的时候,你一定学过一种物理现象布朗运动。1827年英国植物学家R.布朗在花粉颗粒的水溶液中观察到花粉不停顿的无规则运动。花粉在水中,因为受到的不同方向的力并不平衡,导致了它们的无规则运动,这是一种分子热运动的宏观表现。后来很多科学家研究过这种现象
2、,1905年的时候,“爱神”爱因斯坦就深入分析过布朗运动的理论1,随机行走的物理图像开始被人们广为接受。为了简单地理解经典随机行走,我们可以想象一个一维的格子。(图片来源:大可数学人生工作室量子行走漫谈)假设一个粒子本来待在坐标0点处,每过一个单位时间,它就会走一步但是它走得很随机,一半概率向左走,一半概率向右走。当它到了下个点(-1或者1)之后,接下来的走法还是如此一半概率向左走,一半概率向右走。将前五步的可能性画出来,就是上面的图(b)。当然,数学家早就算好了接下来所有的可能性,而且,在这个模型里,粒子离开原点距离的期望值等于步数1/2。现在,小编明白为什么这些大牛说要专注了,一个人拼命往
3、一个方向走,离开原点的距离就等于步数,要是走得太随机,就只能走步数1/2了。本来小编被打击地体无完肤,但是,研究院的大牛们纷纷安慰小编:“不要着急,其实,有一种行走虽然随机,但是也可以走出精彩。这就是量子行走”。千变万化的量子行走如果咱们把上面的一维行走放到量子世界里,情况就变得更奇异了。因为量子世界里的粒子遵循量子叠加、量子干涉等规律,它们的行为会变得很复杂。比如,在量子随机行走中,粒子可以同时既往左边走又往右边走,形成鬼魅的“分身”(两边的概率幅可以相同,也可以不同),而且,粒子的“分身”之间彼此还可以相互干涉。如果这个一维的格子上有不止一个粒子,彼此之间叠加和干涉,随着时间的演化,会形成
4、更加复杂的行为。此外,粒子种类不同,相互作用方式也不同,那么在晶格上的量子行为会大相径庭。这些都吸引了科学家的研究兴趣。有人认为,在量子处理器上进行量子行走的演示,是实现量子计算的一条重要途径。可是,在量子系统中演示量子行走不是容易实现的。时间上,要做到能保持长的相干时间,空间上也要保证不同格点上的粒子“分身”有很好的耦合。整个系统还要能被我们有效、精确的控制,并且可以扩展。近年来,离子阱系统、光学系统都在量子行走演示上做出过一定尝试。12比特超导系统的表现既然说到量子计算,那超导系统当然要上阵磨枪啦。中国科大上海研究院的科学家们手中的超导比特这次就演示了一把。科学家们建造了一个12比特的超导
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