计算机统考操作题，计算机统考操作题及答案

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量子计算机上的Bug，但新的研究表明，如何构建无Bug量子计算机。

模拟对逻辑量子位上门操作的图片，这些操作通过量子误差校正来防止故障(Bug)。来源：Johannes Knünz。

多年来，我们一直被告知，量子计算即将到来，许多进步表明，基于量子力学的计算机最终将取代当前的计算技术，并开辟一系列新的可能性。现在，新的研究开发了第一个功能正常的无错误量子计算系统。

使用叠加和纠缠的复杂和不规则量子原理来构建功能正常的计算机并不容易。当前的量子机器虽然代表了我们理解和技术能力的巨大飞跃，但充满了Bug。

现代非量子计算机通过高质量的制造避免信息处理和存储中的故障。但关键应用程序仍然需要基于数据冗余的纠错程序。

由于量子力学的性质，量子计算机更容易受到错误和数据丢失的影响。因此，量子机器总是需要纠错。但量子力学也禁止复制量子信息，因此必须通过将逻辑量子信息散射到由多个物理系统（例如多个原子）组成的“纠缠状态”来实现冗余。

在《自然》杂志上发表的一篇论文中解释说，研究人员对两个（量子位）进行了计算运算。量子比特是离子阱量子计算机的一部分，由16个捕获原子组成。每个量子位的信息都分布在其它七个原子上。

然后，该团队在量子比特上执行了有史以来第一个无错误的通用计算操作。

他们所说的“普遍”是什么意思？使用两个特定量子逻辑门的不同排列和配置，任何可能的操作都是可能的。这两个门是受控NOT（CNOT）门和T门。奥地利因斯布鲁克大学的实验物理学家Lukas Postler曾说过：“对于现实世界的量子计算机，我们需要一套通用的门，我们可以用这些门来编程所有算法”。

CNOT是一种操作，且仅当第一个量子位处于状态1（而不是0）时，第二个量子位被翻转。T门在容错量子比特上特别难实现，它改变了目标量子比特的相位。

RWTH亚琛大学和德国尤利希Forschungszentrum的理论物理学家Markus Müller表示：“T门是非常基本的操作”。“它们特别有趣，因为没有T门的量子算法可以在经典计算机上相对容易地模拟，从而抵消了任何可能的加速。对于具有T门的算法来说，这不再可能”。

在研究人员的机器中检测到并纠正对量子比特进行操作时由基础物理学引起的错误。

团队负责人兼因斯布鲁克大学实验物理学家Thomas Monz表示：“容错实现比非容错操作需要更多的操作”。“这将在单个原子的规模上引入更多的错误，但逻辑量子比特上的实验操作比非容错逻辑操作更好。努力和复杂性增加，但由此产生的质量更好”。

在经典计算机上使用数值模拟检查并确认了实验结果。现在，两个量子比特不是功能正常的、可用的量子计算机——大多数现代计算机都是32位或64位——但该团队已经证明，无错误（Bug）的量子计算是可能的。现在的目标是将其设置扩展到更大、更复杂、更有用的机器。

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