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看完这篇,终于可以和别人聊量子计算机了!

万有青年Guokr  · 公众号  ·  · 2020-12-04 23:55

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量子计算机则以量子的状态作为计算形式。 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。

为什么量子计算机可以“超快”?


传统的数字电路只有 0 或 1 两种选择, 量子计算机使用的粒子则能够同时处于多种状态 。以光子为例,光除了亮与灭,其本身有着不同的偏振态,这种偏振态可以表示除了 0 与 1 之外的多组信息,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数据,称之为 1 个比特;量子计算机则可以一次处理 1 个“量子比特”,这不仅是0和1的状态,而是一种叠加态,可以简单认为这是 包含了多个数据,从而使处理速度大大提升

自然光在各个方向上振动(如2),通过“偏振片”(如3)的过滤后,仅留下特定方向振动的“偏振光”(如4)| Wikimedia Commons

超级计算机也以处理速度快而著称,但它与量子计算机不一样。超级计算机本质上还是以传统计算机二进制(0 与 1)为基础的,运算速度依然受限于电路的性能,而量子计算机完全属于另一个体系。

量子计算机擅长解决什么问题?


正如上面所说的,量子计算机最大的特点就是计算速度快,太快了。举个例子,小学的时候都学过 质因数分解 ,例如 6 可以分解为 2 和 3 两个质数;但如果数字很大,质因数分解就是一个很难的数学问题。1994 年,为了分解一个 129 位的大数,科学家同时动用了 1600 台高端计算机,花了 8 个月的时间才分解成功; 但量子计算机理论上只需 1 秒钟就可以破解。






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