筆記：圖解量子電腦入門

量子電腦定義：積極使用量子力學特有物理狀態來實現高速計算的電腦
計算：可以分基於物理學分支古典物理學的為古典計算，基於量子力學的量子計算
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「量子電腦分類」
通用量子電腦（能以足夠精度從任意的多個量子態變換至任意量子態之電腦，如容錯量子電腦）
非通用量子電腦（能做到一部份量子計算，如NISQ雜訊中等規模量子Noisy Intermediate-scale）
非古典電腦（未顯示出相較古典電腦的優勢，如量子退火機quantum annealer）
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「量子計算模型」
通用型：量子電路模型（量子閘模型）、測量型量子計算（遙傳型量子計算）、絕熱量子計算（量子態會隨著一邊取得哈密頓算符的基態一邊遷移）、拓撲量子計算（Braid group，將稱為任意子anyon量子性特殊粒子的軌跡對應編織的多個懸垂線條來實現，抗雜訊能力強）等計算量上等價的模型。
特化型：量子退火的計算模型，以計算Ising模型的基態來特化的計算模型。可解決小規模組合最佳化問題。
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「量子電腦的運作流程」
量子位元的初始化—量子操作—計算結果的讀出，從范紐曼架構到非范紐曼架構。
Deutsch-Jozsa演算法：最高顯示凌駕古典電腦的的量子演算法
Shor演算法：破解密碼
Grover演算法：可能高速求解更複雜的搜尋問題
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「古典電腦不擅長的問題」
古典電腦不擅長的問題：尚未找到在多項式時間解法的問題（能解決的問題即是對輸入引數的數量所需計算次數不致太多的問題）。
P：多項式時間—在多項式時間內可判斷YES/NO的問題
NP：非決定性多項式時間—在多項式時間內可驗證答案是YES/NO的問題
NP完全（完備）：非決定性多項式時間-完全—NP當中最困難的問題，如滿足性問題、哈密頓路徑問題
NP困難：比NP更困難的問題—如旅行推銷員問題、背包問題、最大割問題
NPI：非決定性多項式時間—中級—介於P與NP完全之間的問題，如質因數分解問題
BQP：有限量錯誤量子多項式時間，有2/3機率可判斷YES/NO的問題，如質因數分解和離散對數問題
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「量子位元製作方法」
超導電路—藉由製作約瑟芬接面的結構來實現量子位元（超導體-絕緣層-超導體的三明治型結構）
捕獲離子、冷卻原子—以雷射光和磁場在空間中捕獲離子
半導體量子點—使用半導體的矽和砷化鎵
鑽石NV中心—在室温也能實現量子位元，使用氮空位中心（NV中心），該鑽石會帶有紫色或粉紅色，可望應用於量子通訊的領域
光學量子計算—與矽光子學的光導波晶片製造技術及光纖等光通訊技術組合起來
拓撲—使用馬約拉納粒子，期待能藉由拓撲超導體來製作這種粒子