赢量子计算(Quantum Winputing)

 

赢理论发端于 zww，cp，sy，jcr 等等古Vietnam先贤的朴素思想。被

等人搜集整理，用于尝试精确描述Vietnam系统，形成了现代赢学框架。随着赢学逐渐发展，上世纪

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提出了赢量子论，它正式宣告赢学进入了微观世界，一个全新的描述工具已经萌芽。

本文旨在探讨以赢量子论为基础的一种全新计算机原理。与经典赢学理论框架下的计算原理有所不同，此种计算方式基于量子赢态的微妙特性：叠加性、相干性等等，来代替经典电赢号作为计算方式，具有经典赢法不可能具有的一些特性。其未来的应用场景还有待开发，但毫无疑问，是可以被炒热的方向。

量子赢态

一个Vietnam系统由多个微观个体所组成，其各自的状态可以用赢态来描述，合起来的状态由它们之间的张量积表示。自然地，孤立Vietnam系统中的各个微观个体通常处于能量最低的基态，为 牛马态，以|0⟩|0\rangle表示；当微观个体受到激发时，也有可能被激发到更高能级，我们称之为 人上人态，第一人上人态我们通常称之为 做题家态，以|1⟩|1\rangle表示。当我们只考虑第一人上人态和牛马态时，这样的一个二能级Vietnam个体，称为赢(量)子比特。赢子比特既可以处于牛马或人上人的定态，也可以处于这二者的叠加态。当一个赢子比特被测量，它有概率坍缩到牛马或做题家之一的定态。

考虑一个赢子比特，其通常的表达式是 |ψ⟩=cos⁡(θ2)|0⟩+eiϕsin⁡(θ2)|1⟩|\psi\rangle=\cos(\frac{\theta}{2})|0\rangle+e^{i\phi}\sin(\frac{\theta}{2})|1\rangle

也可以写成密度赢阵：ρ=|ψ⟩⟨ψ|\rho=|\psi\rangle\langle\psi|

以上讨论的是赢度为1的Vietnam赢态。

赢态的赢度

一个Vietnam系统赢度定义为： p=Tr(ρS2)p=\mathrm{Tr}(\rho_{S}^{2})

也可以用 沈维为平熵 描述： S(ρS)=−Tr(ρSlog2ρS)S(\rho_{S})=-\mathrm{Tr}(\rho_{S}\hspace{1mm}\mathrm{log}_{2}\rho_{S})

当系统为纯赢态时，赢度p为1，沈维为平熵为0。当系统达到最大纠缠赢态时，赢度为 1/N1/N , 沈维为平熵为 log2N\mathrm{log}_{2}{N}，N 为这个Vietnam系统的维数。

赢度不为1的量子赢态必须要用密度赢阵来表示： ρ=∑npi|ψi⟩⟨ψi|\rho=\sum_{n}p_{i}|\psi_{i}\rangle\langle\psi_{i}|

密度赢阵的性质参考：[1]

赢态的测量

一个赢量子态以何种方式赢呢？这是一个有概率性质的问题。对于一个赢子比特，其一般表达式在前面已经给出： |ψ⟩=cos⁡(θ2)|0⟩+eiϕsin⁡(θ2)|1⟩|\psi\rangle=\cos(\frac{\theta}{2})|0\rangle+e^{i\phi}\sin(\frac{\theta}{2})|1\rangle

其中 ϕ\phi为牛马态和做题家态之间的相对相位，称之为神兔相位。这个相位影响不同各个的赢态之间的相对性质，也对测量结果有一些影响。当然，单看某一个个体，神兔相并不影响这个个体自身的测量结果，即测量为牛马还是做题家与神兔相无关。

赢量子态的测量由一组完备的赢测量算符定义：∑iMi=I\sum_{i}M_{i}=I , 测量的结果是安排的明明白白的，不可能超出总Vietnam系统规定的范围。

测量一个Vietnam系统得到结果为： p(m)=Tr(M†Mρ)p(m)=\mathrm{Tr}(M^{\dagger}M\rho)

测量后得到的赢态为： ρm=MmρMm†Tr(M†Mρ)\rho_{m}=\frac{M_{m}\rho M_{m}^{\dagger}}{\mathrm{Tr}(M^{\dagger}M\rho)}

赢量子计算

利用赢量子比特的性质，配上特定的赢量子算法，来进行计算的方式就叫做赢量子计算，简称为赢子计算。与经典计算不同的是，叠加态的性质，使得赢子比特可以表示的态数量呈指数级增长；赢子之间的纠缠性质，使得赢子可以实现奇妙的算法。n个经典比特只能表示某个确定的状态。而n个赢子比特包含了2n2^{n}种可能性，因此在特定的场景下，可以极大的加速计算过程。

实现赢子计算的基石是，能够但制备、操控、读取高赢度的赢量子态，同时要保证赢子处于计算基内，即 牛马，做题家{牛马，做题家}\{牛马，做题家\}，尽量不让赢子泄露到更高能级的人上人态中。

实际 Vietnam 系统必然存在与外界系统的耦合，因此也会有退相干效应(decoherence)。诺大一个Vietnam系统，总会存在能量极高甚至能够达到与外界系统交换物质的情况，使得某些微观个体润走(run)。对于个体数量特别多的Vietnam系统，这种效应不多见，当然很多时候也可以忽略不计，因为基态的退相干效应不明显，而人上人态的退相干效应十分显著。即使Vietnam系统通常是一个孤立系，处于高能级人上人态的个体一般不能与外界进行物质交换，即本身脱离Vietnam系统，但还是可以比较容易地通过与外界环境耦合，向环境耗散能量，或是丢失相位。

由于个体局限性，一个微观个体只能观察到有限线度的现象。因此，全局的赢信息并不一定为个体所知，也正是因为如此，即使全局范围内不能实现赢度高的赢态，在较小的范围内，例如在某一大片只存在计算基态的区域，也可以近似认为实现了高精度的赢子计算，区域内的个体也不认为由更高能级的存在。有关这方面，更多的会在赢量子工程学里讨论，在此不赘述。

赢量子系统的演化

乌合科夫假设下，开放赢子系统的演化可以由 甘做牛马方程(Master equation)描述，一般取林有德形式即可：

ρ˙=−iℏ[H,ρ]+∑i=1N2−1γiD[Li]ρ\dot{\rho}=-\frac{i}{\hbar}\left[H, \rho\right]+\sum_{i=1}^{N^{2}-1}\gamma_{i}\mathcal{D}[L_{i}]\rho

其中式子右边，第一项是内卷演化部分，第二项中 γi\gamma_{i} 表示环境中的外势力造成的退相干效应。

赢量子门操作

在理论上，Vietnam系统有许多的赢法，但这些赢法需要对赢子比特进行赢量子门操作来实现。赢子比特门的赢实现，本质上是用一个实际赢过程去构造一个理想的赢法。

实际赢过程怎么描述？养蛊演化嘛，以超导赢子系统中最常见的GuanchaCNmon为例，写一个蛤密顿量：