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九章“问世”了 你知道什么是量子计算机吗?

发布者:jxsh  人气:

 

    124日,《科学》杂志公布,中国研究团队构建的量子计算机“九章”,实现了对玻色采样问题的快速求解,其计算速度比目前最快的超级计算机快一百万亿倍!

    量子计算机刷屏全网

 

    网友们都为之骄傲欣喜

    但一打开文章

    大部门伴侣看完都只能留下一地问号:

    “每个字我都熟悉但……”

    “量子计算机为啥这么快?”

 

    别担心!

    这里有一份“小白”友好解疑书

    深奥的话咱们通俗地说

   (本文不涉及任何理论公式和学术探讨……

    因为小编也不是专业的!)

    01

    量子计算机是计算机吗?

    首先,用一句话来概括什么是量子计算机:

    量子计算机是一种使用量子力学的计算机 ,它能比普通计算机更高效地执行某些特定的计算。

 

    所以说,量子计算机是一种计算机,但它不是简单的“进阶版”计算机。 和北京快三现在所理解的“电脑”不同很大 ——两者的计算形式不一样。

    举个例子:

    假如经典计算机是蜡烛 ,量子计算机就是电灯泡 ,二者都是为了发光,但是点亮方式不同、照亮范围也有区别。即使你不竭改良蜡烛,也做不出来电灯泡。

 

    目前的量子计算机使用的是如原子、离子、光子等物理系统,不同类型的量子计算机使用的是不同的粒子 ,这次的“九章”使用的是光子。

       200秒只是短短一瞬,6亿年早已是沧海桑田。

    “九章”量子计算机是如何通过量子计算达到“超快”的计算速度的?

    02

    量子计算机如何“超快”计算?

    量子计算机 的“重大储存量”

    首先来看一下,经典计算机与量子计算机的储存方式↓

    经典计算机

    用一系列的01 来存储信息。01系列中的每个单位被称为比特,一比特可以被设置为01

    量子计算机

    量子计算机用量子比特 来存储信息。每个量子比特不仅能设置为10 ,还可以设置为10

    可以简单理解为,量子计算机每个单位储存的信息更多。

    这究竟是什么意思呢?

    举个例子??

    请你想一个110之间的数字,然后用一只手暗示出来。一只手每一次只能表达一个数字

    这就是经典计算机存储数据的根本规律。只不外计算机比北京快三的手指头更快,但它的一个比特位,仍然只能存储一个二进制数。

    但是,假如换成量子计算机,那表达数字的方式立即就被颠覆了

    再比如,一只手能表达出10个数字。但手伸出来之前,会暗示哪个数字,是不确定的。

    这正是量子计算机的存储单元——量子比特, 的存储方式。它储存的不是具体的数据,而是所有可能呈现的数据的呈现概率。

    手在伸出之前都具有不确定性。但量子比特将所有可以用这只手表达的数字,全部都叠加 在一起了。你只用了一只手,就存储10个不同的数字,每个数字呈现的概率都是10%

 

    一只手能表达出的数字很有限,同时存储10个数字,算不上什么神奇的事情。但不竭扩大,10只手、100只手,都能够全部叠加储存 到量子比特中,这就是量子比特的威力所在。

 

    量子计算机因而能够同时承载更多内容。普通的计算机单元一次只能处理一个比特;量子计算机则可以一次处理 1 个“量子比特”,从而使处理速度大大提升。

    量子世界本质上是平行的

    量子计算机不光有强大的储存能力,它的并行计算的能力也十分强大。就像在房间内开灯,光可以在一瞬间穿过墙壁上的所有缝隙。量子计算机能够进行高速并行的量子计算,就是这个原理。

 

    举个例子??

    假设有一个黑盒子,左边伸出1000根电线头,右边也伸出1000根电线头,但其实只有1根电线是连通 的,请问,你该如何找到这根连通的电线呢?

    答案需要测验考试1000×1000次,也就是要100万次 才能找到答案。

    但假如用量子计算机解决这个问题,就简单多了。

 

    △量子计算机的实际操作过程

    刚刚北京快三说过,量子比特的存储是所有可能的数字叠加在一起存储的。那么从11000,其实就只是一组量子比特罢了。也就是说,只需要一次计算,量子计算机就同时把所有的可能都考虑进去了。它可以一次性地找到那根连通的电线。通过并行计算,实现了100万倍的效率提升。

    这量子计算机到底怎么算,你看(mei)懂(kan)了(dong)吗?

    03

    为何“九章”如此主要?

   “九章”的问世是我国在量子科技领域实现的又一飞跃,它的意义是多方面的。

 

    首先是在计算机、IT和数学领域, 如实现“量子计算优越性”,在某个特定问题上的计算能力远超现有最强的传统计算机。此外,它还可以通过量子计算机成立量子通信网络和量子互联网等。

 

    其次,在实用性上 ,量子计算机有广阔的空间和范围,如暗码破译、大数据优化、材料设计等,都可以获得量子计算机的撑持,从而解决重大的国计民生问题,并产生巨大的经济价值。正如有科学家预言,量子计算机会被广泛使用,甚至每个人都可以使用。

 

    同时,量子计算机的成长,会为人工智能加持 ,从而减少AI应用方面的错误,并创造出准许早期诊断问题的智能系统。

 

    值得一提的是,它还与药物研发息息相关 。假如运用量子计算机,只要其计算速度快过经典计算机100~1000倍,就有可能让筛选药物前期分子的效率提高到90%以上,费用也更为减少。不外,能否获得真正有效的药物分子,还要看后期的生物尝试。

    此外,量子计算机的快速运算还有平常却广泛的运用 。例如,送货车如何选择最有效率的路线送货,可以借助量子计算机的帮手。这也绝非“大材小用”。

    04

   量子计算离实用还有多远?

    对于量子计算机的研究,本事域内的国际同行公认有三个指标性的成长阶段:

 

    第一阶段, 对于一些超级计算机无法解决的高复杂度特定问题实现高效求解,实现计算科学中“量子计算优越性” 的里程碑。

    第二阶段, 研制可相干把持数百个量子比特的量子模拟机 ,用于解决若干超级计算机无法胜任的具有重大实用价值的问题(如量子化学、新材料设计、优化算法等)。

    第三阶段, 研制可编程的通用量子计算原型机

   经典计算机从专用机成长到通用机,走过了几十年历程,现在的量子计算机就还处在最早期的专用机时代。就算是最快的“九章”,也只跨越了第一阶段。但不成否认,“九章”的问世是一个巨大的鼓舞,未来可期。

   量子时代,你期待吗?

 

 

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