好的文章都能让人眼前一亮


最近在读两篇文章,一篇是Nielsen等人写的,发表在Science上,另外一篇是发表在Nature上的。这两篇论文的都可以让人眼前一亮。等我看完了就来写写读后感。

Nielsen的这篇文章我看不懂,虽然结论很有意思。他把量子计算复杂度的理论与微分几何联系起来了,得出量子计算的最优算法等效于系统状态在定义的空间中走测地线。但是技术细节超出了我的理解范围。虽然无法理解这篇文章,但是它让我坚定了一个信念,任何学过的知识在研究中都是有用的。我是做理论研究的,一定要打好基础。虽然我现在的研究方向只需要基本的量子力学知识即可,但是要想做更加物理,更加广泛的研究,量子场论以及必要的数学工具如泛函分析,微分几何都是必须的。很可惜,这些我现在都不懂。

update: 这篇论文的作者之一Nielsen写了一篇日志来说明他们的工作。
关于这篇Nature论文的详细讨论,可以参考这篇日志。我今天仔细阅读了这篇论文以及相关日志上的讨论,大体弄清楚了里面的意思。在说明之前让我们回忆一下经典计算中的情形。电脑中的控制是非此即彼的。假设我们有一个开关,打开开关,电脑处理器就开始运算,关闭开关,就停止运算。可是对应到量子 系统中就没有这么简单了。如果我们把量子系统中的两个量子态作为控制开关,我们会发现量子系统的控制开关可能处于打开和关闭的叠加态。我们进一步的规定,只有量子开关处于打开的状态时量子处理器才工作。我们让量子开关开始时处于关闭状态,然后将它的取向旋转一点到打开状态,运行量子计算然后测量量子计算没有进行的概率。不断重复,直到处于标记为关闭的量子态旋转90度,到达开始时标记为打开的量子态为止。当每次的旋转角度趋近于0时,次次都测得量子开关处于关闭状态的概率也就趋进于1了。这种效应就是量子Zeno效应。由于用到了量子Zeno效应,这个量子计算机一直“没有运行”,也就没有与与环境相互作用引起的误差。不仅如此,这个方案还能够让量子计算机的成功概率趋进于1。确实很奇妙,明明“没有运行”,可是最终还是得到了计算结果。 目前量子计算一个中心课题就是见效量子计算运行过程中引入的与环境间的耦合引起的退相干。这篇论文给出了一个有望解决这个问题的办法。我想这就是这篇论文最大的实际意义。

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One thought on “好的文章都能让人眼前一亮

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