量子涨落和量子退火

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量子涨落和量子退火之间的区别

量子涨落 vs. 量子退火

在量子力學中，量子涨落（quantum fluctuation。或量子真空涨落，真空涨落）是在空间任意位置對於能量的暂时变化。 從维尔纳·海森堡的不确定性原理可以推導出這結論。 根據這原理的一種表述，能量的不確定性 \Delta E 與能量改變所需的時間 \Delta t ，兩者之間的關係式為 其中 \hbar 是約化普朗克常数。 这意味著能量守恒定律好像被违反了，但是仅持续很短的时间。因此，在空間生成了由粒子和反粒子组成的虚粒子对。粒子对借取能量而生成，又在短时间内湮灭归还能量。这些产生的虚粒子的物理效应是可以被测量的，例如，電子的有效電荷與裸電荷不同。從量子电动力学的兰姆位移与卡西米尔效应，可以觀測到這效應。 量子涨落对于宇宙大尺度結構的起源非常重要，可以解釋宇宙为什么會出現超星系團、纖維狀結構這一類結構的问题：根据宇宙暴胀理论，宇宙初期是均匀的，均匀宇宙存在的微小量子涨落在暴胀之后被放大到宇宙尺度，成为最早的星-系-结构的种子。. 量子退火（英語：Quantum annealing ）是一種量子漲落特性的次經驗演算法，可以在目標方程擁有多組候選解答的情況下，找到全局最優解。量子退火主要用於解決離散空間有多個局部最小值的問題(組合優化問題)，像是尋找自旋玻璃的基態。 量子退火首先從具有相等權重的所有可能狀態（候選狀態）的疊加態開始，接著，系統隨著含時薛丁格方程演化。根據橫向場的時間依賴強度，導致了狀態之間的量子隧穿，造成所有候選狀態的機率幅不斷改變，實現量子並行性。如果橫場的變化速度足夠慢，則系統保持接近瞬時哈密頓量的基態，即絕熱量子計算。如果橫場的變化速度加快，則系統可能暫時離開基態，但是在最終問題哈密頓量的基態下產生更高的可能性，即diabatic量子計算。橫向場最終被關閉，且系統預計將達到與原來最優化問題的解相對應的經典易辛模型的基態。在最初的理論被提出之後，隨即有了隨機磁體量子退火成功的實驗證明。.