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量子计算机原来是这样计算的,怪不得它这么快

有关量子计算机的信息,不时会在网上热炒一下,而由于我国在量子计算方面的研究与实践已居于世界前列,在普通计算机芯片等关键技术经常被国外卡脖子的今天,人们更希望在未来的科技发展中,国内能有自主核心技术的技术,以便能摆脱对国外核心技术的依赖。

而量子计算技术,则是我国有可能可以掌握世界话语权的未来技术之一,据媒体报道,在2020年12月,中国科学技术大学的潘建伟团队成功构建76光子的量子原型机九章,在求解高斯玻色取样问题只需要200秒,而如果采用当今世界上最快的传统计算的话,则需要6亿年,这一突破成使中国成为了全球第二个拥有量子计算能力的国家。量子计算机巨大的计算能力,也让全球国家和相关技术公司都对其的研究与应用趋之若鹜,而最近又有消息称,我国的合肥本源量子科技有限公司又研发出了我国第1套量子计算机操作系统——本源司南,更有助于量子计算机的优化管理和计算速度的加快以及计算资源的保存。

既然量子计算机这么快,我们就有必要了解量子计算是怎样一回事。

我们都知道,经典计算机能够处理的是二进制信息,即是0或1,而其最小的信息单位则是比特(bit),一个比特,就是指0或1,对应的电路就是开或关两个状态,当一台计算机读入一个10位的二进制数时(如1000010101),则是能非常确定地说明这个数的每一位都是0或1。

而在量子的世界中,又会是怎样的呢?

在小编有关量子的文章中,是曾经说过,微观世界与宏观世界的最大不同,就是微观世界中量子的不确定性,它一时出现在左边,一时又出现在右边,显示的轨迹是那么的杂乱无章,只有你在观察量子时,才能确定量子的位置。

而在实际中,我们的电脑,其实也是由微观的原子组成的,因此,电脑也是服从于量子定律,假如信息由一个电子来传输,我们则是可以对这个电子的运行轨迹进行信息编码,比如规定它左旋时代表0,右旋时代表1。但是量子的不确定性,决定了电子在到时时是叠加状态的,也就是说,此时的电子,它可以同时代表了0和1。

所以说,在量子计算机里,一个bit,不仅代表0或1,更可能代表一个0或1的叠加,也就是说一个“比特”可以同时记录0和1,这就是量子比特(qubit)。

从这里,我们就基本得出了为什么量子计算机的计算能力会这么快了。

如果我们使用量子计算机来处理一个10量子比特的信息,得到的就不仅是一个10位的二进制数,而是2的10次方个10位数的叠加。因此,量子计算机执行的是一种并行计算,而当普通计算机在计算一个10bit的信息时,量子计算机实际上是已进行了2的10次方个数的运算了,这就是量子计算机运算快的原因。

在人们已被信息科技的快速发展忙得不可开交的今天,若量子计算机能走进大众生活,世界又会呈现出一片怎样的景象呢?让我们拭目以待吧。

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  • 原文链接https://kuaibao.qq.com/s/20210218A03E0E00?refer=cp_1026
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