量子计算机 (Quantum Computer)

量子计算机是本模组重制版新加入的多方块结构,当前版本主要被用于生成随机数。

量子计算机主要由逻辑门和量子位两部分组成,此外还有其他一些必需的外置方块。

量子计算机的大小没有限制,但一般计算机可能无法承载超过7个量子位的量子计算机的运算。

量子计算机操作的多数计算较为复杂,请确认你有高中水平的数学基础,并且已经了解或能够通过自学了解欧拉公式复数绝对值运算矩阵乘法运算


材料

量子计算机的建造主要材料为极限合金锭


结构与搭建

量子计算机自身的形状没有硬性要求,凡是量子计算机相关的方块连接在一起时都会被视为同一个量子计算机的部分。但由于逻辑门、量子位和控制器都受红石信号控制,搭建时应注意使用量子计算机连接器在恰当的位置间隔功能性方块以避免误充能。此外,由于搭建时需要反复使用多功能工具调整运算方式,不要将逻辑门和量子位设置得过远。搭建时可以考虑将逻辑门和量子位分设于两个小组中,这样红石控制会更高效。

量子计算机必须有且只有一个量子计算机控制器,其位置可自由选择。

图中所示的是一个只有一个逻辑门和一个量子位的量子计算机。


量子位简述

量子位是量子计算机的基本运算位元,但与传统计算机不同,量子位不仅有0和1两种状态,它可以同时处于两种状态的叠加态。

在本模组的量子计算机中,每次测量(通入红石信号)都会按叠加态的概率随机输出红石信号(仅能通过红石比较器输出;强度要么为0要么为15,取决于量子位的态)。摆放后及向控制器通入红石信号后其态都会被设置为|0>,即一定无输出,不可能有输出。

量子计算机中每个量子位都有ID,这一ID仅归属于本量子计算机。逻辑门的运算全部基于量子位ID,因此摆放量子位后请不要随意更改其位置,更改后请务必查看量子位ID是否如前。


逻辑门简述

逻辑门与传统计算机的逻辑门类似,可以改变量子位的态,但改变可能受其他量子位的控制(受控逻辑门),也可能有特定工作角度(这种情况下量子位位于布洛赫球面上的态会以特定角度旋转)。

向逻辑门通入红石信号会使其工作一次。


计算

量子计算机的计算方式请至各方块条目中查看,此处仅作综述。

量子位的态本质为概率波函数,有三种可用表现形式,分别为布洛赫球面狄拉克符号矩阵力学标记

单个量子位三种标记方式的本质形式分别为球面上某点的位置、一个有序数对和一个2x1的矩阵。

三种标记方式可以互相转换,但这一般会使预估计算复杂化,也可能带来计算错误,因此不受推荐。计算前请先完成归一化(即保证狄拉克标记中|0>和|1>的系数绝对值平方之和为一)。

互相转换方式(请参考下图):

量子计算机-第1张图片

(右矢与矩阵的转换)设|ψ>=k₁|0>+k₂|1>,其中|k₁|²+|k₂|²=1,则有

量子计算机-第2张图片

(矩阵与布洛赫球面的转换)如图,用于标记|ψ>的两个角分别为θ和φ,则有

量子计算机-第3张图片

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