• 學習目標
  讓學生認識量子電腦
  讓學生瞭解量子電腦的運作及和傳統電腦的差異
  
  
• 學習重點
  量子電腦的來由介紹
  量子位元跟傳統位元的差異
  量子電腦的運作和應用概念
  未來的發展和限制
  
  
• 教學內容
  
  量子電腦：
  早從1945年John Von Neumann提出一般電腦理論架構以來，
  傳統的電腦是以0、1二進位為運算的基礎，然而在電腦架構面臨快速進步的需求下，
  物理獎得主費曼曾思考過用量子系統構成的電腦來處理量子現象，應可大幅減少處理時間。
  所以在1969年，Stephen Wiesner提出「基於量子力學的計算裝置」開始，
  從理論上可行，到2011年有人提出所謂量子霸權(Quantum supremacy)的概念，
  近年讓很多國家爭相去發展。
  
  量子電腦中，最小儲存單位稱為量子位元(qubit)
  傳統電腦的位元，一個時間只能存在一種狀態0或1，量子位元可以在同一時間存在兩種狀態0或1，
  稱為量子疊加(superposition)。
  華爾街日報曾用一個比喻，如果傳統位元像是一個硬幣，只有正、反面，
  量子位元則像是一個旋轉中的硬幣，可以同時看到正面、反面的狀態。
  而另一個特性是量子纏結(entanglement)，指的是量子位元可以分組聚合，
  可一次同步計算各種可能性，這樣的模式，讓電腦計算能力大幅提昇。
  
  量子電腦:疊加態 How Does a Quantum Computer Work by Veritasium
  
  
  因傳統的電腦如要以 1024 位元作計算，依照上面描述，量子電腦只需要 10 個量子位元即可。
  因為量子電腦的一個位元(qubit)可表達兩種狀態，
  所以 2^10(2的十次方)= 1024，即可滿足運算容量；
  當數值越大時，兩者的差異就更大。
  
  控制轉換量子態的電路被設計成矩陣作用，而可利用機率矩陣來描述其量子態，讓某一個量子態再進行轉換時，當成是一個轉換矩陣作用在量子態的矩陣上。然而，因量子力學主要描述微觀事物，觀測量子態會有相當難度，也就是有不確定性和極短的穩定時間，意思是量子電腦相當程度的錯誤率！ 而且須在低溫下方能運作穩定(熱擾動問題)！
  所以可能無法做出100%執行正確的量子電腦，而錯誤接受程度成為其中瓶頸。
  
  2011年提出量子霸權(Quantum supremacy)，是以50個量子位元來定義，
  而2017年IBM也宣布達到此目標，
  但Google和NASA隨即在2018年三月發表72量子位元的電腦D-WAVE。
  
  然而今年2019年，IBM強調，很明顯的，Google演算法尚不足以充分利用超級電腦的潛力，未來量子電腦並不會真的取代傳統電腦，而是各有任務(黃敬哲，2019)。
  
  
  
  
• 學生需具備的基礎
  物理量子力學概念
  
  資料查詢：
  量子電腦的運用領域有哪些？為什麼？
  量子電腦在計算上的限制是什麼？