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广州电脑城的电脑维修 量子计算机一把双刃剑?
 

谷歌的量子计算系统。

IBM的量子计算系统。

IBM的量子计算机

11月6日,当人们的目光都聚焦于美国大选时,谷歌宣布:已经成功利用一台54量子比特的量子计算机,实现了传统架构计算机无法完成的任务。在世界最厉害的超级计算机需要计算1万年的实验中,量子计算机只用了200秒。这是一个堪称“恐怖”的计算速度!谷歌称其为“迈向全面量子计算的里程碑”。

科学家表示,能量更大的量子计算机可以用比现有计算机更快的速度进行数据分析和运算,从而有望给科学、健康、生态、环境、金融等领域带来重大改观。什么是量子,什么是量子计算机,量子计算机有多强,量子计算机将给世界带来什么样的变革?

释义 什么是量子?

量子不是一种粒子,它在多数情况下是一个形容词而不是名词。它也不是指分立、不连续,而是一套自然规律的总称——这套规律是人类现有认识范围内物质世界的“基本法”。

用个类比:古时候人们就懂得万物生长靠太阳、种田栽树要浇水施肥,这些都是农作物生长的规律;而现在我们知道,这些绿色植物生命活动的本质是细胞中的光合作用、呼吸作用等一系列生物化学过程。

物理世界也是如此。我们日常生活中接触到的各种力、热、电、光现象大多可以用建立于十七到十九世纪的经典物理学解释;但进入二十世纪后,科学家们发现世界是由原子组成的,如果想从分子、原子水平上更本质地理解自然现象,就必须引入一套与经典物理很不一样的新规律,这就是量子力学。

量子物理是人类迄今为止建立的最基础、最精确的科学理论,现代物理学的主体就是量子力学在各种不同物质尺度上的具体延伸和应用。然而,依人们日常的经验和直觉来看,这套规律非常诡异,尤其是下面三点:

量子叠加(quantum superposition):在量子世界中,物体可以同时处于不同状态的叠加上。从另一个角度说就是“波粒二象性”。

量子纠缠(quantum entanglement):在量子世界中,广州电脑维修上门,相互作用的物体之间存在着一种不受距离限制的、用任何经典规律都无法解释的关联。这种关联携带着信息,广州哪里有电脑维修,使得发生纠缠的各个物体处于一种不可分割的整体状态,不能分别描述。

量子测量(quantum measurement):量子世界中不存在安静的暗中观察者,测量不是被动地读取信息,而会根本地改变被测物体的状态。量子测量的这种必须干扰被测物体的诡异属性使得人们从量子系统中获取信息变得极其困难。

量子力学的正式建立距今已有九十多年,是一套相当成熟的科学理论,广州哪里有打印机维修,但“如何控制量子物体”的研究却一度进展得相当缓慢。相比于对微观世界的认识,人类在实验上控制、测量量子系统的能力还相对落后,由此导致的结果是,人类对量子力学的应用至今仍非常初级。

解惑 什么是量子计算机?

量子计算机不是“下一代计算机”,不是电子计算机的升级版,而是科学家构想中的一种高度复杂、高度可控的人造量子系统,是人类当前设想中最复杂、实现难度最大的量子机器。

科学家预测,经典计算机未来仍将承担收发邮件、视频音乐、网络游戏等功能,而量子计算机则将用于解决大型分子模拟、寻找大数质因数等经典计算机无法模拟的领域,并在AI计算领域对传统算力进行提升。

量子计算机基于量子叠加和量子纠缠等原理制成。可以由著名的“薛定谔的猫”来理解——箱子里有一只猫,在宏观世界中它要么是活的,要么是死的,但在量子世界中,它可以同时处于生和死两种状态的叠加。

将一只猫关在装有少量镭和氰化物的密闭容器里。镭的衰变存在概率,如果镭发生衰变,会触发机关打碎装有氰化物的瓶子,猫就会死;如果镭不发生衰变,猫就存活。根据量子力学理论,由于放射性的镭处于衰变和没有衰变两种状态的叠加,猫就理应处于死猫和活猫的叠加状态。但是,不可能存在既死又活的猫,那么必须在打开容器后才知道结果。

当我们打开密闭容器后,猫就不再处于叠加状态,而是死猫或者活猫的唯一状态。同样,量子计算机在经过量子算法运算后每一次测量都会得到唯一确定的结果,且每一次结果都有可能不相同。

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