Page 198 - 当代控制理论及应用技术概论

当代控制理论及应用技术概论
Introduction to Contemporary Control Theory and Applied Technology

必须防止暴力猜测。量子随机数生成器可以利用量子力学的不可重构性和唯一性
原理来产生真正的随机数，这可以帮助我们加密通信信道，避免隐私信息被泄露。
例如，量子随机数生成器可以用于保护云计算和电子投票等关键应用的安全性，
帮助验证用户的身份和识别诈骗行为。
此外，量子随机数还可以应用于模拟和随机数统计分布。在蒙特卡洛方法

的数值计算中，量子随机数可以用于模拟随机漫步，帮助研究人员预测物理系统
的行为。在金融行业中，随机数可以用于模拟不同随机市场的走势，以控制风险。
（二）量子模拟

量子模拟是指利用量子计算机模拟量子系统在不同条件下的行为，从而研
究量子机制和现象。利用量子控制技术，可以实时调节参数、观察系统的响应和
演化，解决目前经典计算机无法处理的量子问题。量子模拟可以帮助人们更好地
理解和预测量子力学现象，并应用到各种领域中。
量子模拟是一种利用量子计算技术来模拟和研究复杂的量子系统的方法。

它利用量子计算机的能力来模拟和研究复杂的量子系统，包括分子、材料、生物
体系、量子物理现象等。
1959 年，费曼在美国物理学会年会发表了著名演讲”There’s plenty of room

at the bottom”。这篇演讲中，他认为人类应当向更小尺度的科技迈进。也正因此，
这次演讲被认为是量子科技发展的开端。而同时，他也指出在这样的尺度下，由
于量子机制的影响原子将会有着与宏观器件不同的性质。从某种方面来说，这也
为后来量子模拟的提出埋下了伏笔。
1982 年，在费曼的另一次演讲”Simulating physics with computers”中，首

次明确提出了量子模拟的概念。他指出，由于在量子力学系统中基的空间随粒
子数目呈指数增长，经典计算机很难结局此类问题。一种可行的解决方法是”A
quantum for a quantum”，即通过量子系统来“计算”量子系统。这也就是量子模

拟的基本思想。
广义的量子模拟系统大体可分为两类。一类通常被称为量子计算机（quantum
computer，也有时称为“数字”量子模拟），它们通过构造量子比特和量子门，
实现经典数字计算机在量子体系下的对应，并利用量子比特的叠加性进行大规模
的计算。另一类则称为量子模拟器（quantum simulator，也有时称为“模拟”量

子模拟），通过构造与目标体系等效的哈密顿量来模拟对应的系统，给出定量或

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