入门量子计算

时间 2019-11-09

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Quantum

本文主要包含量子应用方向、学习课程、入门资料，欢迎你们一块儿讨论和分享。更多学习资料html

1. 应用方向

更详细的分析报告

2. 公司

ID Quantique 于2001 年成立于瑞士日内瓦，主攻基于传统和量子技术的高性能多协议网络加密（量子密钥分配），以及量子随机数生成器的技术开发，主要为金融、国防、政府部门，以及在线游戏、数学模拟等领域提供网络安全服务。linux

KnuEdge

美国公司KnuEdge 成立于2005 年。该公司具备很强的传奇色彩：其创始人是美国前宇航局（NASA）局长丹尼尔·戈尔丁(Daniel Goldin)。丹尼尔自宇航局卸任以后行踪隐秘，甚至从媒体报道中消失，直到10 年后宣布其创立的量子计算公司KnuEdge 推出模仿人类神经网络、名为KnuPath 的首款芯片。公司宣称其开发的是革命性技术，为新一代机器学习系统开发将来所需的工具，并改进语音识别等人机交互界面，以推进人工智能的发展。从媒体评价来看，这是一家但愿超越Google、 AMD 和Intel 的量子芯片公司。公司已得到1 亿美圆的巨额天使投资，在2016 年中时已实现2000 万美圆营收，客户覆盖大型计算机公司与财富500 强企业，涉及航空航天、金融、医疗、酒店、保险等行业。ios

Rigetti Computing

由前 IBM 应用物理学家 Chad Rigetti 创立于2013 年，致力于量子计算系统开发，使命是“打造世界最强大的计算机”。目前，公司正在创建一我的工智能与计算化学的云端量子计算平台，并开放了名为Forest 的测试版API，经过量子-经典混合计算模型，直接集成现有的云基础设施，把量子计算机做为加速器。公司曾在著名孵化器Y Combinator接受孵化，并在孵化期间获250 万美圆种子轮融资。2017 年3月，公司连续得到Andreessen Horowitz 领投的2400 万美圆A 轮融资，以及Vy Capital 领投、Andreessen Horowitz 参投的4000 万美圆B 轮融资，累计融资6920 万美圆。该项投资将用于公司扩大团队、拓展业务，以及用于制造和部署量子集成电路基础设施的开发。git

Post-Quantum

英国公司Post-Quantum 成立于2009 年，公司以“保护世界的信息（Protectingthe World’s Information）”为使命，主攻量子加密技术。公司坦承自身的技术要获得普遍应用还为时尚早，当前主要是把握客户的短时间痛点，并为他们提供一套模块化的安全解决方案，包括安全通讯、须要共识批准的受权访问、生物识别，以及结合区块链的安全应用等。公司一直到创立七年后，也就是在2016 年才得到来自AM Partners、VMS Investment Group 的1030 万美圆A 轮融资。据公司创始人Andersen Cheng 回顾，由于公司的业务过于新颖和复杂，许多投资机构甚至听不懂他们在作什么，因此公司的融资经历很是艰难而曲折，而新投资者在5 分钟内就搞明白了是怎么回事。从他们的经历能够看出，坚持下来，并静待“有缘人”是多么重要。github

3. 学习&&课程

3.1 入门书籍

更多资料学习算法

入门书籍：量子计算和量子信息Nielsen

3.2 学习建议和资料

3.3 nature

4. 有意思的方向

AI quantum Computing
盲量子计算
量子模拟器，量子语言

5. 咕噜咕噜

量子计算机的发展史

In the 1970’s Fredkin, Toffoli, Bennett and others began to look into the possibility of reversible computation to avoid power loss.Since quantum mechanics is reversible, a possible link between computing and quantum devices was suggestedSome early work on quantum computation occurred in the 80’s1982 Benioff: Quantum computers are universal.api
1982 Feynman: Quantum computer could simulate other quantum systems.1993 Bernstein, Vazirani and Yao: Quantum systems are more powerful than classical computers.安全

关键名词解释

量子的叠加态

量子的神秘之处首先体如今它的“状态”。在宏观世界里，任何一个物体在某一时刻有着肯定的状态和肯定的位置。但在微观世界里，量子却能够同时处于多种状态。叠加态是“0”态和“1”态的任意线性叠加，它以必定的几率同时存在于“0”态和“1”态之间。量子不像半导体只能记录0与1，能够同时表示多种状态，若是把半导体比成单一乐器，量子计算机就像交响乐团，一次运算能够处理多种不一样情况。bash

2.量子纠缠网络

根据量子力学理论，若是两个量子之间造成了“纠缠态”，那么不管相隔多远，当一个量子的状态发生变化，另外一个量子也会超光速“瞬间”发生如同心灵感应的变化。也就是说，当其中一颗被操做（例如量子测量）而状态发生变化，另外一颗也会即刻发生相应的状态变化。

量子比特就是利用了这些性质，实现了自然的并行计算。咱们能够经过特定技术对量子态进行一次变换，便可对全部状态同时操做，且只消耗 1 单位时间。试想一下，一个64位的量子比特能够同时表示0～264-1的全部整数，那咱们作一次kx的乘法操做，就至关于同时计算了k0、k一、…、k(264-1)！

也就是说，当对海量数据进行处理时，传统计算机输入一次运算一次，而量子计算这种并行处理方式的速率足以让传统计算机可望不可即。尤为是在多种并行运算或者多种操做的状况下，随着处理数据量的增长，量子计算机比传统计算机的优点会实现指数级的增加。

量子门

目前的电子计算机还有个热耗散的问题，根据兰道尔原理，信息的损失将致使发热，而经典逻辑门运算都是不可逆计算，会带来信息损失进而发热（虽然不多）。量子门是操做量子比特的基本单元，量子门是可逆的，信息没有损失，于是量子计算机能够自循环而没有热耗散。

量子测量

跟经典计算机的另外一个区别，就是量子比特始终处在叠加态之上，只有通过测量，你才可能得到本身想要的结果。可是，量子力学里面有个基本的定理叫作量子不可克隆定理，没法对一个未知量子态精确复制，使得每一个复制态与初始量子态彻底相同。因此只能屡次执行，屡次测量。仍是用前面的例子来讲明，在执行完kx的操做后，咱们同时计算出了k0、k一、…、k(2^64-1)全部这些结果，但我可能只关心其中某一个特定的结果，譬如k100的结果。那咱们就须要对量子比特进行若干次测量，每次测量都会获得一个具体的kx的结果，直到咱们遇到了x=100的状况，才能够获得k*100的结果。这种反复的计算和测量，看似比经典计算低效。可是考虑到状态空间是很是巨大的，合理的叠加态设计会使得屡次计算和测量要远比经典计算更加高效。量子计算机是在1980年代由费米首次提出的，很快就获得了物理学家和计算机学家的关注。目前，虽然具体的实体设备还处在探索阶段，但基于量子计算原理，人们已经构造了不少的量子算法。这里列举其中最著名的几个：

Grover算法：

计算机科学家Grover提出一种复杂度为0√N的搜索算法，它是量子计算中很是重要的算法，基于量子门和量子测量原理，与经典的计算比较大的差异表如今量子计算是把全部的数据看做一个总体去作运算，在数据量比较大的状况下这个算法在搜索运算中相较传统算法获得极大提高。而且，不管是在机器学习中仍是平常的实际业务领域，搜索都是经常使用的场景，若是咱们可以在相关的硬件上实现Grover算法，不少集成系统都会极大的提高性能。

Shor算法：

第二个很是重要的算法是在安全领域很是重要的算法。它提出了一种复杂度为0（logN）的质因数分解演算法，能够迅速破解如今的安全体系基础——RSA加密，这原本是须要天文数字的算力，在应用Shor算法后变得异常简单。能够说，Shor算法足以颠覆目前的信息安全体系。

HHL算法：

该领域在2008年HHL量子算法（以三位创始人Aram Harrow，Avinathan Hassidim和Seth Lloyd命名）出现以后就开始了快速发展。HHL算法解决了涉及多自由度的普遍线性代数问题，解决问题的速度比任何传统超级计算机都要快。而且，因为大部分机器学习都涉及到这些高自由度的（高维）代数问题，一些机器学习研究人员已经转向了HHL的研究潮流。过去几年中，基于HHL的量子机器学习算法在技术文献中不断增多。这个算法开创了整个量子机器学习时代。

- Hamiltonians
- interdisciplinary
- Toffoli
- Shor’s algorithm
- Hilbert space：量子力学中，一个物理系统能够表示为一个复希尔伯特空间，其中的向量是描述系统可能状态的波函数。
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