量子硬體總論
・第
3
課

DiVincenzo Criteria：量子電腦的五大標準

作者：
林昱誠（Yu-Cheng Lin）
閱讀時間：
3
分鐘
# DiVincenzo Criteria：量子電腦的五大標準 2000 年，理論物理學家兼 IBM 研究員 David P. DiVincenzo 提出了量子電腦必備的五項標準，這些標準在今天被稱為 "DiVincenzo Criteria"，對於後來的量子電腦發展有著深遠的影響。 在 DiVincenzo 提出的準則中，一個好的量子電腦，必須滿足以下五個條件： 1. 具有良好特性的 Qubit 且可以擴增 2. 能在計算前將所有 qubits 初始化為 0 3. 擁有一套通用的量子邏輯閘 4. 能夠測量 qubit 的狀態 5. 具有較長的 decoherence 時間
圖片內容
## 具有良好特性的 Qubit 且可以擴增 「良好特性」指的是每個 qubit 必須是一個二元系統（two level system），像是原子的任兩個能階，其中低能量的能階作為「0」，較高能量的能階作為「1」。此外，可以擴增指的是可以簡單地做出好多個 qubits，增加電腦的位元數。 ## 能在計算前將所有 qubits 初始化為 0 計算完要能夠回到初始狀態，以做下一次計算。這看起來好像很簡單，一個一個把 qubits 設定到 0 就好，在 qubits 數較少的時候，這方法的確可行，但隨著 qubits 數量增加，這方法顯然很沒有效率。 ## 擁有一套通用的量子邏輯閘 量子邏輯閘有很多種，通用邏輯閘就是說只要用這些基本的邏輯閘，就能實現所有的邏輯閘，因此一台好的量子電腦，最少要能夠做通用邏輯閘操作，否則會有些量子邏輯閘無法實現。 ## 可以測量 qubit 的狀態 要能夠準確地測量 qubits 的狀態以知道計算結果。 ## 具有較長的 decoherence time 由於量子系統較脆弱，時間一久，資訊就會流失，因此好的量子電腦要有較長的 decoherence time，在資訊流失之前將計算算完，並做完測量。 這五個條件構成量子電腦的基本架構，也是評估其性能的關鍵指標。在接下來量子電腦硬體系列文章中，我們也會遵循這樣的架構介紹各種量子電腦：如何定義 Qubits、如何初始化、如何做邏輯閘操作，以及如何做測量。

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