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聊聊量子計算機這點事

作者:程式設計老妖
聊聊量子計算機這點事

量子計算

量子計算就是在量子力學允許的範圍内操縱量子比特。是基于量子力學的新型計算方式,利用量子疊加和糾纏等實體特性,以微觀粒子構成的量子比特為基本單元,通過量子态的受控演化實作計算處理。随着量子比特數量增加,量子計算算力可呈指數級規模拓展,理論上具有經典計算無法比拟的巨大資訊攜帶和超強并行處理能力。

上面這句話有點啰嗦,其實簡單的很,就是修改一下計算機内部的資訊傳遞方式,咱們現有的計算機是用電流來運算和傳遞資訊的,量子計算機使用疊加态和糾纏特性實作運算和資訊傳輸。

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比特vs量子比特

比特vs量子比特

比特(英:bit)的概念很簡單,有一點計算知識的人都知道它是個什麼鬼。它是指二進制中的一位,是資訊的最小機關,直覺的說就是指0或者1。

咱們計算機的計算基礎就是一大堆的0和1,在最基礎的邏輯進行中,計算機實際上實際上一次隻能處理一個比特,比如,我們以電平高低來表示0和1,那麼高電平隻能表示1,低電平表示0,不可能高電平即表示1,也表示0,這樣的話,計算機就沒法計算了。

然而,量子比特卻恰恰與這個相反,它能表示多位,在量子疊加态下,量子比特即可表示1,也能同時表示0,0和1可以同時存在于一個量子比特上。是不是很燒腦,但這就是量子計算機的特性,也是量子計算為什麼比較快的原因之一。

憑啥量子計算機這麼快?

咱們普通的計算機,一次處理的資料量依賴于CPU,比如32位的cpu,表示一次計算可同時處理32個0和1,64位cpu一次計算可以同時處理64個0和1,是以,普通計算機再怎麼快,隻是提高每次計算的速度,但每次計算的位數是固定的。

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九章

量子計算機就不是這個概念,就上面所說的量子比特,一個量子比特有兩個狀态,兩個量子比特就可以表示四個狀态,三個量子比特就是八個狀态。用數學公式表示就是,它的計算效率是指數級增長的。

基本上,隻要參與計算的量子比特數超過50個就能對現有計算機形成碾壓,咱們的九章二号,達到了113個量子比特,它1 毫秒算出的問題,全球“最快超算”需 30 萬億年,就問你牛不牛,快不快?可真的是這樣嗎?

量子計算機的現狀

說起量子計算機的現狀,老妖隻想說一句話:前途是光明的,現狀是凄慘的。為什麼這樣說呢?

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九章

一是量子計算機隻是對某些問題的處理上超越了普通計算機,也就是現在的量子計算隻能解決單一的數學類問題,比如,咱們的量子計算機“九章”,在處理“高斯玻色子取樣”計算時,在5000萬個樣本時,九章用時200秒,超算需要用6億年,在樣本為100億個時,九章用時10小時,而超算需用1200億年。而你要做個加減乘除的數學題,量子計算機還沒普通計算機快呢。是以,量子計算機的強大隻在某些特定數學問題上,并不是全領域的。

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量子計算機

二,咱們通俗了解的處理二進制的量子計算機,現在根本沒有。沒有的原因也很簡單,處于疊加狀态的量子比特,可能是1,也可能是0?沒有一個确定的結果。觀測後呢倒是能出一個确定的結果,可這個結果也不一定就是确定的結果,因為塌縮是随機的。是以,量子計算機在可能性的計算上是很牛的,在通用上,大家還是别抱太大希望了,老老實實抱着自己的計算機開工吧。

實體學家就比較現實,根本都不說量子計算機有多快,而一直說量子計算機優越性實驗,就是因為量子計算機隻是在有些方面比較牛,并沒有全方位的超越。實體學家對量子計算機的定位也是和普通計算機互相補充,從來不提替代。

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中國牛

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