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          特点:教师的见解

           

          无论是在书页或电路内的计算机,信息总是有一个物理表现。乔沙教授理查德,谁最近当选英国皇家学会会员,研究物理学和信息之间的联系。他的作品不仅奠定了量子计算和信息的基础,也是关键的探针理论构成,这些字段。

          乍一看,完全未似乎物理信息。我们可以写小说或者编造谎言的原因是,有没有什么限制,我们可以在我们的头脑梦想。然而,你生活中的信息最终物理世界。 “如果我说‘是’或‘不’,你正在使用你的耳朵作为物理测量设备简单独特的两次声波,”乔沙解释。 “如果我在一张纸上写0或1它们是通过在页面上油墨的模式区别开来。”

          准备和计算的限制,无法通过纯粹的思想或单独数学确定。 理查德·乔萨

          这样的连接信息和物理世界之间有计算非凡的后果。如果我告诉你,一个计算任务无法特别解决,因为物理定律不允许它,你会感到惊讶。但无非是信息计算处理,如果信息是植根于物理世界,然后计算是如此。 “的可能性和计算的限制,无法通过纯粹的思想或单独数学确定,”乔沙说。 “他们必须依靠物理定律和他们的约束。”

          到量子

          我们有计算设备发展至今,从单纯的算盘快的超级计算机,停留在经典物理学的能力。例如牛顿运动定律和麦克斯韦方程的电磁。但经典物理学,由量子物理学所取代是完全不同的哪个。

          “因此,我们也可以知道哪些新物理学对信息处理任务ESTA的影响,”乔沙说。 “而事实证明ESTA这影响是几乎在每个方面非凡。有计算的全新方式为指数更强大,比任何传统的方法。”在那里是完全新的通信协议:如 量子态隐形传输,要传输哪些信息从一个发送者到接收者允许不通过空间传递(在合适的意义上的)之间。 “我们已经加密,并在一个层面即在经典物理学中根本不可能实现信息安全的全新方式。”

          没有一个单一的量子效果原则受到所有这些新的可能性。但给你的那种东西,我们与处理的味道,让我们考虑 量子纠缠:这两个量子粒子可以连接,从而会发生什么一个粒子(说实验者测量势头ITS)的事实立即影响另一个粒子(ITS迫使势头是其他粒子的负动量)。链接甚至可以保持当粒子相距甚远移动。这个“在距离幽灵行动”,如著名的爱因斯坦称之为,可被利用为新型通信技术,例如量子传输上面已经提到的。

          还纠缠是量子计算的一个关键因素。涉及经典计算比特的值可以取0或1的字符串 n 包括位 n 的信息:无论每个 n 位是0或1。一个量子计算所谓涉及到 量子比特。不仅可以在这些 叠加态 0和1被同时的,它们可以是目前纠缠彼此。许多量子之间的相关性纠缠的量子位哄抬条信息在系统中涉及到2的数n,这是很多比多 n 参与人数在古典弦乐 - 这是这一事实的量子计算,允许通过经典计算的指数增强信息处理能力。

          打基础

          乔沙的贡献量子信息和计算理论已经破土。早在1991年,与大卫一起德语,已经开发出一种量子算法的首次例如这可能是证明成倍的工作比任何传统的算法设计,执行相同的任务要快。一般多我已经为我们如何量子纠缠和量子等效果可以在计算上被利用的理解奠定了基础。在1993年出版一开创性论文,我也共同发明量子传输的概念。

          然而,对于新的技术进步铺平了道路不是乔沙的主要动机,而不是至少这些天。 “我的工作也基本物理棚灯,”我解释道。 “理论计算机科学的新概念框架给出了一个全新的视角对物理学的关键。对我来说这是迄今为止受到的最令人兴奋和重要方面。量子力学是臭名昭著的是没有任何概念的充分基础的完整的谜。电脑科学探索提供了它的新途径“。

          探测极限

          在此背景下量子计算的局限是一样有趣它的可能性。乔沙和德语的第一量子算法的启发另一个量子算法,由彼得·肖尔在1994年开发的,可以factorise整数为素数因子他们的效率比传统的计算多得多。整数因子分解属于一类的问题被称为 NP类,其中含有某些类型的计算机科学家典雅的硬问题特别感兴趣。起初有人猜测这将能够有效地钉所有NP问题的量子算法。

          “值得注意的是ESTA,但结果并非如此,”乔沙说。 “我们还没有证实,但可以肯定的看起来是这样。”其中一个问题是,虽然纠缠,使我们能够有效地处理信息的“指数数量”,另一种量子现象夺了一些效益:事实证明,当你从一个量子系统中提取信息,你不能不惊动它。在密码学ESTA效果是值得欢迎的。窃听者截取适当编码的消息无法避免留下它自己的印记,从而提醒旨在通信并不安全收件人。但在量子计算的现象,限制了信息,你可以从你的量子算法提取量。测量的破坏性影响对纠缠指数的收益精细平衡设置一键限制我们可以切实计算。

          “这是一个物理理论了不起的事情就这样被限制,”乔沙说。 “这说明思想的深层意义的关键,从计算的物理学的基础复杂性,之前从未被受理。”

          乔沙在该领域的工作完全是理论上的 - 实际上,我们现在才在建筑功能的量子计算机的边缘。 11但他们进入存在,乔沙认为将是多么他们从一个基本的物理点有趣将从作为以他们的计算点。 “就我个人来说,相信没有量子力学是最终的正确的理论,”乔沙说。 “这是在许多方面美好的,但它是由基础和概念不一致的困扰。”真正考验你需要可靠地控制设备的量子,可以制造和操纵不管你是有意量子态理论 - 而这正是量子计算机将在。 “我认为,你可以用一个量子计算的机器做的最令人兴奋的是探测量子物理学,并设法找到[理论]失败,也许下一个伟大的沉淀范式物理学的转变。”

          数学的乐趣

          乔沙Trapnell利过气的部应用数学和理论物理学自2010年量子物理学教授“我非常高兴能在这里工作,”我说。 “这是一个美好的环境,无论体力和智力,我们的建筑是专为数学家的需求。有这些精彩的开放空间的轻松互动,和一个大的核心环,始终是热闹与每个人的智力活动在纯粹的团结做数学的乐趣。当然有这么多优秀的,世界领先的研究组内的教师“。

          “此外,学生的素质是惊人的这里,这是一个莫大的荣幸那里站起来,讲课高度选择的观众这样的,更是这样,当它是你自己的问题。”

          我感谢乔沙的主题只有进入了存在在他的职业生涯中,以不小的程度上给他。英国皇家学会选举他的研究员最近认可了他的开创性贡献。 “我完全高兴,”我说。 “我一直认为英国皇家学会在最高点上,从我的职业生涯的初期,加入一个社会有了名字,像牛顿,法拉第,爱因斯坦,达尔文Maxwell和其他许多人 - 这是绝对惊人”全心全意的教师赞同英国皇家学会的明智选择 - 乔沙理查德恭喜!

          你可以更了解量子计算中 ESTA系列文章 再加上杂志,基于与乔沙的采访。

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