量子計算(Quantum computing)

未來趨勢！一次了解量子電腦將如何掀起運算革命！量子科技原理全解析！ 曲博科技教室 Dr. J Class 262K subscribers Join Subscribe 1.5K Share 54,558 views Premiered Mar 14, 2023 #量子科技 #Entanglement #quantumphysics ※曲博官方Line群正式開張，歡迎大家加入，一起從討論中成長！ 加入連結 👉 https://ansforce.page.link/Drjline2 ※曲博頻道會員已開啟，想要加入的伙伴可以直接點選這個連結，一起讓科技成長茁壯！👉 https://ansforce.page.link/JoinYT ※曲博科技教室所有的影片可以在這裡直接用關鍵字搜尋👉 https://ansforce.page.link/Drjlist 🏮【科技新未來 EP78】量子科技大爆發：量子電腦如何掀起運算大革命？談量子科技的原理與特性！🏮 上週我們專訪台灣量子科技權威張慶瑞教授，帶大家綜觀一下目前量子電腦的發展，許多觀眾朋友都敲碗，希望我在詳細介紹一下量子科技、量子電腦，今天就來帶大家了解！ 00:00 開場大綱 | Intro, Summary 02:03 什麼是量子(Quantum)？ 03:45 量子科技的分類與應用 04:50 量子有真也有假！？量子之名與量子之實 07:33 量子科技的基礎：量子疊加與量子糾纏 10:46 傳統計算(Classic computing)與傳統邏輯閘(Classic gate) 12:07 量子計算(Quantum computing)與量子邏輯閘(Quantum gate) 15:16 通用與非通用量子電腦 19:59 量子電腦的發展現況 21:09 量子科技的困難與台灣未來的機會 25:01 結論 | Conclusion 訂閱我的Youtube頻道：https://ansforce.page.link/DrjYT 按讚粉絲專頁，掌握最新趨勢：https://ansforce.page.link/DrjFB 【參考資料】 曲建仲發表在電子時報 量子科技有真有假台灣發展方向在哪？ https://www.digitimes.com.tw/tech/dt/... 【知識力專家社群】 https://www.ansforce.com 歡迎加入知識力官方Line https://bit.ly/ansforceline #量子科技 #量子電腦 #張慶瑞 #古典電腦 #護國神山 #量子科技教育 #Q18 #quantum #quantumphysics #量子糾纏 #量子疊加 ##量子局限效應 #Quantum confinement effect #量子點電視 #QD TV #Quantum Dot TV #量子穿隧效應 #Quantum tunneling effect #快閃記憶體 #NAND flash #Entanglement #Superposition #薛丁格方程式 #本徵態 #Eigen state #本徵值 #Eigen value #量子計算 #Quantum computing #亂度 #Entropy #位元 #bit #量子位元 #qubit Chapters View all Music SONG Family Montage ARTIST Biz Baz Studio ALBUM Family Montage LICENSES Get YouTube Premium Music 85 Comments rongmaw lin Add a comment... Jonathan Hao Jonathan Hao 1 month ago 不是"做動做",只是"做觀察"或是說"測量",而得到的量子狀態,可以確認對糾纏的量子互補狀況 2 Reply Cheng Yin Liu Cheng Yin Liu 1 month ago (edited) 聽起來很適合在太空中做資訊的傳遞，並且進行遠距遙控指令 Reply 9P 7 9P 7 4 weeks ago 量子糾纏沒那麼容易！因為有某種力量會干擾 1 Reply dasing2 dasing2 1 month ago 希望最後面能再加個重點整理, 例如: 量子電腦 的特性和應用....🙏🙏 Reply zzxxcc360 zzxxcc360 1 month ago (edited) 個人有相關經驗但只搞設備沒過問實驗 但其實還是滿好奇的 大概是製成"Josephson junction"，然後放進"冰箱"測電性...希望突破什麼"時間"的... 曲博有意願的話可以做這三個關鍵字的專題(或是已經有了?) 聽說光冰箱可能就上億 感覺對台灣學界要這研究資金很困難 不知真假但客戶是唬爛這價位我也信的集團= = 1 Reply 2 replies ct4927381 ct4927381 1 month ago 好奇一件事情，目前量子電腦能做的特定任務中有多少比例是類比電腦少數還有發揮空間的地方?非通用計算的應用場景感覺有很多雷同。 1 Reply 曲博科技教室 Dr. J Class · 2 replies Hola 89 Hola 89 1 month ago 還有一個問題，要如何在宇宙當中，找到兩個配對成一組的量子？ 另外，假設找出 50 對量子 (共 100 個)，然後分裝在 100 個玻璃瓶中 (或是適當的容器)，但是忘了給瓶子上標籤，那麼拿起其中一個玻璃罐，要如何找到另一個與它配對量子的玻璃罐？ Reply 1 reply ACS Wu ACS Wu 1 month ago 量子同是O和1 是因為量子糾纏造成的結果 1 Reply DANIEL Yiu DANIEL Yiu 2 weeks ago 之前看過資料如無錯....9章不是可計一種算式...是只可計一條算式....其實更似算式模型 , D WAVE 量子退火應該全球第一.....不過股價就.........GOOG 應該前2年到了量子霸權階段 , IBM 這2年已商用有量子雲, DWAVE 好像也有不小唔同產品 Reply 王錦生 王錦生 1 month ago 曲博加油，喜歡您的頻道。 Reply chun hei kwok chun hei kwok 1 month ago (edited) 一种电子速度几乎为零的材料中产生了超导性魔角扭曲的双层石墨烯装置 想知 及 控制原子核为 "量子比特"的新方法 一种利用激光控制核子自旋特性的方法，它可以存储量子信息mit 的. 1 Reply KC Chan KC Chan 1 month ago reversible and irreversible refer to the possible or impossible to know the input states based on the output ，用數學來說就是quantum gate must be a one to one function Reply 王凱政 王凱政 1 month ago 謝謝老師！ 1 Reply Hola 89 Hola 89 1 month ago 想問一下，量子只有在量測時才能確定狀態，並在其中一個量子確定時，另一個量子也會被確定。那麼量測完的量子 (不再量測了)，會恢復成未知的狀態嗎？還是會一直保持著確定的狀態？ Reply 曲博科技教室 Dr. J Class · 4 replies chun hei kwok chun hei kwok 1 month ago 量子糾纏=黑洞會否有一定壓縮及解壓縮? 1 Reply dean Huang dean Huang 1 month ago 量子糾纏和量子疊加問題,要先解決觀查者問題,也就是要先發現人腦發出的是什麼物質,就可以控制並解決觀查者問題。 人腦觀查會影響到量子的變化,也就是腦思想會影響量子，去發現大腦發出的是什麼物質是未來發展的方向。 3 Reply 3 replies 天幾 天幾 1 month ago 例子， 要論證，實施空間上兩點的一直線是非常非常困難的，卻是光的本性，所以，只要發明雷射光就可以瞬間完成，快了幾億億倍。 Reply S.M. chen S.M. chen 1 month ago 我們還會用擲杯算出未來~ 超約量子~ 算出未來事~ Reply Gray Chang Gray Chang 1 month ago 有兩種觀察者。 一種是有意的觀察者。 另一個是無意的觀察者。 無意識的觀察者是假的。 但是，如何判斷誰是真誰是假確實是個問題。 Reply Shock Shock 1 month ago 難怪量子能兵分多路 用兵就是奇 Reply 龐仔 龐仔 3 weeks ago 曲博你好 電晶體位元計算 應該是如果有N個位元 也就是N顆電晶體 這N顆電晶體 一共有2的N次方種狀態 但一次只能有這2的N次方種的其中一種狀態 但量子位元則是一次可以同時有2的N次方種狀態同時顯現⋯⋯應該是這樣吧！？ Reply 曲博科技教室 Dr. J Class · 1 reply 裴之 裴之 1 month ago 不好意思鴨子聽雷不懂，讓我想到一次看李永樂教學，我反覆觀看好多次才聽得懂李永樂在說啥。多謝曲老師。 Reply 許LL 許LL 1 month ago 8:49 這邊的量子糾纏，感覺跟在玩網路遊戲一樣，A台灣玩家在虛擬世界所做的事情，從現實世界的B玩家在美國看時是同步進行中的，不受光速影響。只是我們還沒發現傳輸的方法，從單一玩家台灣A玩家的角度看虛擬世界裡要從A村莊走到B村莊就是需要這麼多的現實世界時間。 所以量子糾纏只是存在某個我們看不到或還沒理解的空間或狀態裡。 我們還沒辦法從另一個角度看。 1 Reply 葉育鑫 葉育鑫 1 month ago (edited) 他們的做法都很耗能…極限了。 光敏色素（閘）+光（開關子）+光（運算子）常溫即可…真累人。歐家驥教授看過我演示過… 1 Reply kenny lin kenny lin 1 month ago (edited) 我糾正一下大學統計物理有學玻色子和費米子 夸克和輕子是費米子 光子和w玻色子 都是玻色子 16 Reply 曲博科技教室 Dr. J Class · 3 replies Candy girl Candy girl 1 month ago 我不用量子電腦，我用量子許願池。 1 Reply Destiny2023 Destiny2023 1 month ago 復仇者聯盟蟻人說量子世界的時間是混亂的鋼鐵人發明量子世界的GPS就產生出時光機 Reply 葉育鑫 葉育鑫 1 month ago 又零又一+時序，同時零一不會同時出現。 Reply 江錦樹 江錦樹 1 month ago 要有字幕好學習 Reply Scottie Scottie 1 month ago 中國的九章量子感覺上就是個行銷名詞，因為它輸出與輸入是固定不變的，它號稱比最快的超算還快一萬億倍，但卻沒有實際上的意義。這好比我手上拿了一把沙子往空中一撒，如果以普朗克時間作計算單位，那沙子在兩秒後落地，這兩秒內所產生的數據我也可以號稱比最快的超算多一萬億倍，跟九章的差別只在於九章可以重複結果而我的沙子不行 5 Reply 4 replies Namia Namia 1 month ago 中国科研团队研制出量子芯片“冰箱” 是不是一場騙局? Reply 蕭柏鴻 蕭柏鴻 1 month ago 耶 . 我文科的' . 但我大致上算是聽得懂ㄝ .. Reply 曲博科技教室 Dr. J Class · 2 replies 化化 化化 1 month ago 建议介绍科技一定要用精准数学来介绍，否则学物理的介绍不清楚而且非常不精准，还容易误导 Reply 2 replies Tree Hole Goblin’s opinions on your world Tree Hole Goblin’s opinions on your world 1 month ago 背景好惨白😢 Reply 郭献南 郭献南 1 month ago 個人所知道的資訊： (1)量子電腦，中國稱(量子計算機)。 (2)中國已發射(量子衛星)到地球軌道 上，名稱(墨子衛星)。 (3)據說：20年前，美國IBM公司， 首先在實驗室研究(量子電腦)。 (4)如果(量子雷達)，能夠找到(匿蹤戰 機)，那麼(五代匿蹤戰機)就失效了！ Reply Albert Chen Albert Chen 1 month ago 不看好，這裡講得好像量子電腦前途無量要大家趕快投入，其實就算做好，目前人類也不能幹嘛.... 建議數學系先開課就好 Reply 7 replies 謝秉儒 謝秉儒 1 month ago 非通用量子電腦是臺灣名詞的計算機；通用量子電腦是中國名詞的計算機？ Reply 曲博科技教室 Dr. J Class · 2 replies ABK ABK ABK ABK 1 month ago 看到睡著 沒干貨 老是科普 3 Reply Cheng的區塊鏈空間 Cheng的區塊鏈空間 1 month ago 說個笑話，區塊鏈是騙局 Reply 曲博科技教室 Dr. J Class · 5 replies Terence Kuo Terence Kuo 1 month ago 深奧 什麼是量子運算？ 量子運算屬於多學科領域 (包括電腦科學、物理學和數學的各個方面)，可利用量子力學解決複雜問題，且速度要比傳統電腦更快。量子運算領域包括硬體研究和應用程式開發。透過利用量子力學效應 (例如疊加和量子干擾)，量子電腦能夠比傳統電腦更快地解決某些類型的問題。量子電腦可以在某些應用程式中提供這種速度提升，而這些應用程式包括機器學習 (ML)、最佳化和物理系統模擬。最終使用案例可以是金融領域的投資組合最佳化或化學系統的模擬，幫助解決目前即使是市場上最強大的超級電腦也無法解決的問題。 量子運算有哪些好處？ 目前，沒有任何量子電腦可以比傳統電腦更快、更便宜或更高效地執行實用任務。量子優勢是我們建立一個量子系統的門檻，該系統可以執行最好的傳統電腦在任何合理時間內都無法模擬的操作。 什麼是量子力學？ 量子力學是在微觀層面研究粒子行為的物理學領域。在次原子層面上，描述粒子行為的方程與描述我們周圍宏觀世界的方程不同。量子電腦利用這些行為以一種全新的方式執行運算。 什麼是量子位元？ 量子位元由量子粒子表示。控制裝置對量子位元的操作是量子電腦處理能力的核心。量子電腦中的量子位元類似於傳統電腦中的位元。傳統電腦處理器的核心就是透過操控位元來完成所有工作。同樣，量子處理器透過處理量子位元來完成所有工作。 量子位元與經典位元有什麼不同？ 在經典運算中，位元是打開或關閉的電子訊號。因此，經典位元的值可以是一 (開) 或零 (關)。然而，由於量子位元的基礎是量子力學定律，可以將其置於疊加狀態。 量子運算有哪些原則？ 量子電腦使用量子原理工作。需要一本新的術語詞典才能全面了解量子原理，這些術語包括疊加、糾纏和去相干。接著，我們來了解下這些原則。 疊加 疊加態表明，就像經典物理學中的波一樣，您可以新增兩個或多個量子狀態，結果將是另一個有效的量子狀態。相反，您也可以將每個量子狀態表示為兩個或多個其他不同狀態的總和。這種量子位元的疊加賦予了量子電腦固有的並行性，使它們能夠同時處理數百萬個操作。 糾纏 當兩個系統如此緊密地連結在一起時，就會發生量子糾纏，如此，只要您獲悉一個系統的知識，即可立即了解另一個系統，無論它們相距多遠。量子處理器可以透過測量一個粒子而得出關於另一個粒子的結論。例如，他們可以確定如果一個量子位元向上旋轉，另一個將始終向下旋轉，反之亦然。量子糾纏使量子電腦能夠更快地解決複雜問題。 當測量量子狀態時，波函數會坍縮，您可以將狀態測量為 0 或 1。在這種已知或確定的狀態下，量子位元可充當經典位元。糾纏是量子位元將其狀態與其他量子位元相關聯的能力。 去相干 去相干是量子位元中量子狀態的損失。環境因素 (如輻射) 會導致量子位元的量子狀態崩潰。建構量子電腦的一項重大工程挑戰是，設計各種試圖延遲狀態去相干的功能，例如建置保護量子位免受外部場影響的特殊結構。 量子電腦由哪些部分組成？ 量子電腦具有硬體和軟體，類似於傳統電腦。 量子硬體 量子硬體有三個主要元件。 量子資料平面 量子資料平面是量子電腦的核心，包括物理量子位元和將它們固定到位所需的結構。 控制和測量平面 控制和測量平面可將數字訊號轉換為模擬或波形控制訊號。這些模擬訊號會對量子資料平面中的量子位元執行操作。 控制處理器平面和主機處理器 控制處理器平面實作量子演算法或操作序列。主機處理器與量子軟體互動，並向控制和測量平面提供數位訊號或經典位元序列。 量子軟體 量子軟體使用量子電路實作獨特的量子演算法。量子電路是一種運算例程，它定義了對基礎量子位元的一系列邏輯量子操作。開發人員可以使用各種軟體開發工具和程式庫來編寫量子演算法。 量子技術有哪些類型？ 沒有人展示出建置容錯量子電腦的最佳方法，多家公司和研究小組正在研究不同類型的量子位元。以下是我們給出的其中一些量子位元技術的簡要範例。 量子閘、離子阱 (Ion Trap) 處理器 閘型量子電腦是一種接收輸入資料並根據預定義的單一操作對其進行轉換的裝置。該操作通常由量子電路表示，且類似於傳統電子產品中的閘作業。然而，量子閘與電子門完全不同。 陷獲離子量子電腦使用荷電原子 (稱為離子) 的電子狀態來實作量子位元。您可以使用電磁場，將離子限制並懸浮在自由空間中。陷獲離子系統運用了使用雷射裝置的量子門，進而操控離子的狀態。 陷獲離子量子位元使用來自自然界的原子，而不是合成製造量子位元。 量子閘、超導處理器 超導性是一組物理特性，您可以在非常低的溫度下於某些材料 (如汞和氦) 中觀察到這些特性。在這些材料中，您可以觀察到特徵臨界溫度，低於該溫度時，電阻為零並且磁通量場會被排出。通過超導電線的電流可以在沒有電源的情況下無限期地持續存在。 超導量子運算是量子電腦在超導電子電路中的一種實作。超導量子位元是使用以低溫溫度作業的超導電路建立的。 光子處理器 量子光子處理器是一種操縱光進行運算的裝置。光學量子電腦利用發射壓縮光脈衝的量子光源，具有對應於持續算子模式的量子位元，如位置或動量。 中性原子處理器 中性原子量子位元技術類似於陷獲離子技術。然而，它使用光而不是電磁力來捕獲量子位元，並將其固定在適當的位置。原子不帶電，而電路可以在室溫下運行 芮得柏原子處理器 芮得柏原子是一個受激原子，平均擁有一個或多個遠離原子核的電子。芮得柏原子具有許多特殊性質，包括對電場和磁場的過度回應以及長壽命。當用作量子位元時，它們會提供強大且可控的原子相互作用，而您可以藉助選擇不同的狀態來調整這些相互作用。 量子退火 量子退火使用物理過程將量子系統的量子位元置於絕對能量最小值。此時，硬體會逐漸變更系統的組態，以便其能源格局反映需要解決的問題。量子退火器的優勢在於，量子位元的數量可以比量子閘系統中可用的數量大得多。但是，它們僅可用於特定情況。 公司如何利用量子運算？ 量子運算可以徹底改變產業。以下是我們給出的一些範例使用案例： 機器學習 機器學習 (ML) 是分析大量資料以幫助電腦做出更好的預測和決策的過程。在量子運算研究中，其研究了資訊處理的實體限制，並在基礎物理學領域有了新突破。這項研究促進了許多科學和產業領域的進步，例如化學、最佳化和分子模擬。其同樣逐漸引起金融服務 (預測市場動向) 和製造業 (改善營運) 的興趣。 最佳化 量子運算可以改善研發、供應鏈最佳化和生產。例如，您可以透過最佳化複雜流程中的路徑規劃等元素，套用量子運算來降低製造流程相關成本並縮短週期時間。另一個應用是貸款組合的量子最佳化，以便貸方可以釋放資本、降低利率以及改進其產品。 模擬 精確模擬系統所需的運算工作量隨著藥物分子和材料的複雜性呈指數增長。即使使用近似方法，當前的超級電腦也無法達到這些模擬所需的精度水平。量子運算有可能解決化學中面臨的一些最具挑戰性的運算問題，使科學界能夠進行當今難以處理的化學模擬。例如，Pasqal 建置了其執行化學模擬的 QUBEC 運算軟體。QUBEC 將執行量子運算任務所需的繁重工作進行自動化，從運算基礎設施的自動佈建到執行預處理和後處理經典計算以及執行錯誤緩解任務。 如何開始使用量子運算？ 如果您想嘗試量子運算，您可以在本機電腦上使用量子硬體模擬器。模擬器是模仿傳統電腦上的量子行為的常規軟體。它們是可預測的，可讓您看到量子狀態。如果您想在投資量子硬體時間之前測試您的演算法，則它們會很有用。然而，它們無法重新建立真實的量子行為。 二次量子科技革命—量子電腦霸權已經降臨？ | 2019秋季展望科普演講 臺大演講網 155K subscribers Subscribe 10K Share 1,309,620 views Mar 20, 2020 拍攝日期：2020/01/03 主講人：張慶瑞（國立臺灣大學物理學系特聘教授） 量子科學在二十世紀初期由歐洲奠基而後逐漸成熟，並推動了近代對宇宙萬事萬物的深入了解。量子科學在許多概念與古典宏觀世界確實有顯著不同，例如量子化與不確定的機率概念不但在科技上造成極大變化，同時也在人文與哲學方面引起甚多探討。 電晶體與CMOS出現後造成第一次量子科技革命，電子學讓人類生活起了革命性變化。嚴謹的說，雖然電子學造成翻天覆地變化以及地球上財富與國力的重新分布，但是仍然只應用了量子科學極少數的知識。 量子物理核心知識的疊加性與糾纏態，以及量子操控在過去一直仍屬於實驗室與科學家的範圍。2018年10月29日歐盟正式啟動第二次量子科技革命，各大公司所提供嶄新的量子科技將於未來數十年內快速的推進人類文明的再進化， 甚至可以預期也將再度衝擊人文與哲學新思維。本次演講將略述二次量子科技革命的重要性以及量子電腦出現後可能的影響及產業界及年輕人應有的準備。 ►►臺大演講網 Website: http://speech.ntu.edu.tw Facebook: http://www.facebook.com/ntuspeech 0 Comments 您還可以使用雲端量子運算服務在真正的量子電腦上編寫程式碼，而無需投資昂貴的硬體。 AWS 如何協助量子運算？ Amazon Braket 是一項全受管量子運算服務。Amazon Braket 專門協助量子運算的科學研究和軟體開發。您可以使用 Amazon Braket 執行以下任務： 使用一致的開發工具集與不同類型的量子電腦和電路模擬器搭配使用。 針對量子和經典技術，使用簡單定價和管理控制項，在可信任的雲端建置量子專案。 以專家指引和技術支援快速創新，或與 Amazon Quantum Solutions Lab 的顧問協作。 使用存取的陷獲離子、超導和退火裝置、光子，推動量子硬體研究的邊界。