量子计算是量子力学和计算机科学的交叉学科,涉及量子力学基础、计算机数据结构与算法、量子软件工程、量子算法和量子通信等多个领域。量子算法是量子力学和计算机科学研究结合的结果,用于计算同一问题的不同解决方案的算法,是量子力学体系里不同子算法的统称。概念来源量子计算的这两个元素都是固定的,而量子算法通常是量子的离散表达式。在量子力学中,“量子”的本义是“粒子”,可用来指代量子力学所研究的物质范畴,量子就是一个“粒子”,没有“位置”,而是没有“大小”的粒子,这样“粒子”也是量子的。在计算机科学里,“量子”的另一个意思就是“0/1逻辑门”,它是最基本的逻辑门,其关系就是“1-0-1”逻辑。
实际上,量子算法就是用量子逻辑门实现优化计算过程。目前,人们已经看到应用量子计算机进行优化的先行示范,被称作马尔可夫决策树(mdp)。但是,计算能力受硬件限制,mdp最多只能运行一亿次。从这个意义上说,阿里的量子世界的实现是量子计算发展过程中的一个里程碑,体现了量子计算进入普及发展的一个里程碑。这条线是量子算法的量子逻辑门的实现。量子算法经典算法是根据输入数据求其叠加概率分布,进而迭代算出实际结果。和经典算法相比,量子算法解决问题是分叉的。
经典算法就是根据数据的概率密度来确定实际结果的,而量子算法是通过量子模型,来构建量子数据结构和算法,然后通过量子计算机实现解决问题的目标。基本思想量子算法包括算法的可计算性,概率性,量子熵和量子不可逆性等。这一块的理解和理解和传统的算法差别较大,所以讲解起来也比较复杂。所以,量子算法基本上是个怪圈,没有数学公式和理论,更多的是一种观念。工程中主要就是把概率、熵和不可逆性这三个基本理念分别代入到对量子算法各种数学公式的理解当中,大致上就能够体会量子算法的基本框架了。当然,这些基本的理念不是必须的,但是这些基本知识肯定要有,会增加解题速度,理解更深刻,也能更好的进行论证问题的基本框架。
算法和概率论算法的理解和理解可以看文章。算法的可计算性可计算性是指计算机能够“理解”过程中的每一步,并对结果有基本的判断和预测。例如,如果一台计算机能够理解分子模型的ss过程,那么,这台计算机可以给出算法的pdf结果序列:图片摘自magicleap-smart-quantum-analysis-2.0从上图看,对于算法中的可计算性,我们可以说,分子模型的ss过程中,有的时候能够得到bp算法给出的m=b0的结果。