量子計算機基本原理

第0章 引言

在我的小密圈裡我被問到多個關于量子計算機能否威脅比特币的安全性的問題，我來硬着頭皮學習量子計算機了。

第1章 量子計算機的基本原理

現在的電子計算機基本原理叫馮諾伊曼體系結構，是把計算機分為兩個主要的單元，第一個是計算單元，第二個是存儲單元。計算單元就是CPU，存儲單元分為三種，一種是CPU裡的高速緩存、記憶體和硬碟。計算機把靜态的資料存在存儲單元裡，如果需要改變資料，則調入到CPU裡計算，然後将結果再存進存儲單元。我們用這兩個單元來了解電子計算機的硬體結構。

現在的計算機如何通過計算來模拟我們的真實生活中遇到的各種問題呢？這就需要通過算法和資料，或者通俗地了解為軟體。現在的電子計算機使用一種叫“比特”的概念來存儲資料，一個“比特”裡對應的資料要麼是0，要麼是1。現在我們的電子計算機存的和網際網路上的所有内容最終都是通過無窮無盡的“比特”以0或1的形态存儲起來的。

量子計算機的基本原理還是馮諾伊曼體系結構，量子計算機依然是分為兩個主要單元，計算單元和存儲單元。

量子計算機和現在的電子計算機最大的不同在于其使用的存儲單元，量子計算機用來存儲資料的東西叫“量子比特”。

電子計算機的“比特 ”是隻可能有兩種狀态，即要麼是0要麼是1，電子計算機使用二進制來存儲所有的資料。

“量子比特”有三種狀态，（媽的，這下就麻煩了，下面都是我半懂不懂的，我真的不敢保證以下表述就是對的），這三種狀态包括兩個本征态，0或1（科學家們用了一些特殊的符号來表示，我們先不管他們，就用0和1），還有一個狀态是“量子疊加态”。

“量子疊加态”是個非常奇怪的東西，它即可能是1，也可能是0，具體是什麼，需要通過“測量”來得到結果，而且“測量”得到的結果還不是确定的，是随機出現0和1，也就是50%機率是1，50%機率是0。（真TMD的傻逼了）

那麼問題來了，這TMD的有屁用啊。具體的用法是這樣的。

現在的電子計算機你從存儲單元調入兩個“比特”進入計算單元，比如調一個0和一個1，然後相加，計算後得出的結果隻能是1。

但使用量子計算機你從存儲單元調入兩個“量子比特”進入計算單元，完成計算，這個過程就相當于在電子計算機裡完成了以下四個過程，

調入0和1，相加；

調入1和0，相加；

調入0和0，相加；

調入1和1，相加。

然後通過“測量”可以在1/4的機率下得出一個确認性的結果。

以上分析，你會發現，量子計算機的一次運算加上多次“測量”相當于電子計算機的4次運算。這就是量子計算機的并行計算能力。而電子計算機隻能串行計算。

如果有一台量子計算機能夠處理4個“量子比特”，那就相當于現在電子計算計算能力的2^4，如果是能處理8個“量子比特”，就相當于2^8倍……

但必須知道的是，這種并行計算能力還要配合“測量”，“測量”是一個線性的工作量，是以量子計算機的計算能力的優勢的具體應用場景并不一定能在各個領域展現出來，關鍵是要看這種處理量子比特的算法的設計。

量子計算機這種強大的并行計算能力特别适合用來破解現在的常見的各種加密算法。

下一步我要去搞明白量子計算機是否能夠破解比特币的加密算法。

第2章 結束語

我對這一塊也不懂，學了幾天，如果有錯，求指正。

要學的東西好多啊。

原文釋出時間為：2018.03.20

本文作者：閃電

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簡書

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