量子计算科普：量子计算的9大事实

《量子计算科普：量子计算的9大事实》由会员分享，可在线阅读，更多相关《量子计算科普：量子计算的9大事实（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、量子计算科普：量子计算的9大事实美国科技资讯网站SAI周三刊登长篇文章，以通俗易懂的语言介绍了有关 量子计算学科的9个事实。量子计算机并不是用来浏览互联网、收发邮件，也不 是用来运行常规软件。相反，量子计算机的基础为量子力学。量子力学为物理学 的一个分支，该学科创立时间已有100年左右，并对人们的传统看法发起挑战。 量子物理学研究对象为很小的事物，如电子和光子等，并试图解决人们此前没能 解决的问题。如果你声称量子计算机简直就是以魔法方式运行，这种说法也没有多少夸 张之处。在我们面对这些很小的物体时(试想一下，比单个原子还小)，科幻小说 中描写的时间旅行、瞬间移动(teleportatio n)

2、等奇特现象也只能说是司空见惯。传统意义上的物理学“规则”在这儿不适用。这无疑就可开启一些令人心动的可能性，尤其在数学分支优化学科领域就更 是如此。顾名思义，优化就是要从一大堆潜在答案中找出最佳者。对于这门特定 数学学科领域而言，它致力于解决现实世界中一些可实际感受到的问题。UPS 快递卡车如何选择其最佳投递路线？机场该如何合理安排航班才能保持各航班 不会延误？在处理一些优化计算任务上，传统计算机可谓设备简陋。美国南加州大学克 希德马丁量子计算中心科学主任丹尼尔里达尔(Da niel Lidar)表示，人类验证蛋 白质折叠状态会花上大量时间，自然界却能够在数秒或数分钟内完成这种任务， 而传统计算

3、机要解决这些问题，则要花上数十亿年的时间去思考。从某种程度上讲，量子计算也具有了像自然界那样同世界互动的能力。这可 能是一种今人感到难以理解的深奥想法。即便如此，这也仅仅是量子计算机的冰 山一角。1、量子计算机依靠量子力学来运行，而量子力学非常疯狂”。与我们肉眼所看到物体的运动规则相比，量子粒子的运动规则却大为不同。 举例来说，量子粒子能够同时存在于两个地方，能够快速前进或后退，甚至能够 进行所谓的瞬间移动，也就是物理学家们所说的“量子隧道效应”(qua ntum tunn eli ng)。这通常是我们在科幻小说中所看到的东西。但在量子世界中，这些现象可谓 寻常之极。而科学家们也无法对此给出令

4、人满意的答案。2、没有人能够真正了解量子计算机的内部会发生什么。一个被外界所熟知的量子力学理念(也适用于科学的普通法则)，就是对某种 活动的简单观察，将会改变事情的结果。我们受限于我们所使用工具的准确性， 而这一点对于科学家们敏锐的眼光而言尤为适用。一个量子粒子被观察或以其他 方式被测量后，则该量子粒子的属性将永远改变。3、忘掉0和1的数字位量子计算机使用“量子位”(qubit)，而这种事情足以 让人充满“狂野”思想。就你的个人计算机核心而言，无疑是通过数位来处理一一分别代表0和1 的数字位，仅此而已。而量子计算机则使用量子位来实现其运行。与数字位一样, 量子位能够代表0或1,但其真正神奇之处

5、，还在于它们的第三种状态，即“叠 加”状态它们能够同时代表0或1。这种神奇的能力也就意味着，同一列量子位能够同时代表大量不同事物。举例来 说，如果你组建了两个量子位，则他们能够同时保持四个可能的数值:0, 0、0, 1、1,0或1,1。Customer supportThs D-Wave Two systemWethai success fc rneausured inch value wo- cnea=lefor ourcuslcpws Fl -can Ch? nunbng to introduce 胡 n訥 泄eMgiogy mia enisli ng 口蕾肚珅札訂恫 輕 work ha

6、rtf 詡 医盟 prgsnlzstians ejcploring lhe po Ian； in I ar 口 pr lechnQtDg can ejf pnencg! great faults wJh iris irast fw pcsaltile.Quantum computing has arrived.The B-Weva f w*d ssteTi c a high perforrnbrm campLriing &y5tcm 殆也riEd for inc!ustriaiprablarnrfi renrauntered by Fortune SOD camp日口旧s,沪阳!nrn曰nt

7、and 別汨日曰it忸.HOME PW-DLHJCT S & S UPPOflT QUANTUM COMPUllNG QUn STORY D EVE LQER PORTAdHa rdware4、量子计算机能够解决传统计算机根本无法或难以解决的问题。在解决优化问题时，量子计算机就能够大放光彩。由于一些优化问题过于复杂， 如果交由传统计算机来处理，可能会上大量时间，如数十亿年之久。一个经典例子就是“旅行推销员问题”。想像一下，你眼前的地图上有一大堆城市, 并显示出各城市之间的距离。你是一名销售员，正试图找出可走遍每个城市的最 短路线。要让传统计算机来解决这个问题，唯一的办法就是记录下每一条可能路

8、线的距离，对它们进行比较后找到最短线路。然而这并不是很“潇洒”的解决方式。 我们还记得，量子位可同时代表一个以上的事物。这也就意味着一台量子计算机能够同一时间尝试无数个可能的路线，并能够在数秒钟内向你返回最短路线的答 案，而不用花上地质学纪年意义上的时间。5、一些人认为量子计算机正在平行宇宙中运行计算。没有人能够确认让一个量子位同时代表一个以上事物的机制。它是奇异量子的天 性，并颠覆了人们此前对于事情的理解。只是我们不理解，并不意味着事情没有 发生。科学家们对于这种可能性有各种各样的见解。我们最能够接受的是多宇宙 理论，即理论物理学声称存在着多重（很可能是数量无限）平行宇宙。在这种模式中，正解

9、决旅行推销员问题的量子计算机，其实很可能在平行宇宙中 运行计算，并追踪在其他宇宙中的潜在线路，目的是大幅减少解决此问题所需计 算时间。6、你的个人电脑能够像超级昂贵的量子计算机那样做很多事情。考虑到量子计算机能够找到解决问题的最优化方案，它也依赖你每天所使用电脑 中的一些基础数学工具。这通常是指已经过优化的基础算术。增加一堆数字并不 比将它们加起来高明多少，将数字相乘并不比将他们简单做乘法高明多少。在此 类例子中，你的个人电脑效率将与量子计算机一样具有高效率。II):ifelsiWViniwiiKLEISXVbriK 咖 鏗蹩虬山时I渊瞩 I船劇 議牖協 - -1HI irtu； - -! !

10、11 : I W吕I 乂他 kL：.*“片丁；需， -；-： 1-；.h U.-汽卯翳購二宀rqrr 丁 防! I c., -v?eTi?卅笳- 菩严冃.附加応訴7、随着量子计算机易用性加强以及售价降低，它将给数据加密带来变革。除解决一些优化问题外，量子计算机将使我们当前有关加密和数据安全的理念得 以彻底颠覆。今后任何两个人之间的通话联系，所使用加密技术实际上将无法破 解。&量子计算机必须在保持极端低温下才能正常运行。开氏(Kelvin)温标，或者所说的“绝对零度”，也是可测量的最冷温度。根据动力学 理论，当温度在绝对零度时，单个原子的动能为零，原子停止运动后，它们也就 停止产生热能。美国D-Wave公司所生产量子计算机，其内部温度保持在0.02OK， 相当于华氏温标-460=。9、量子计算机运算速度之快远超乎你的想像。美国阿姆赫斯特大学教授凯瑟琳麦克杰奥奇(Catherine McGeoch)对量子计算 机和传统计算机运行速度进行了对比。让这两种设备分别处理同一任务后，麦克 杰奥奇得出结论称，量子计算机的运行速度为传统计算机的“数千倍”。