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聊聊量子计算机这点事

作者:编程老妖
聊聊量子计算机这点事

量子计算

量子计算就是在量子力学允许的范围内操纵量子比特。是基于量子力学的新型计算方式,利用量子叠加和纠缠等物理特性,以微观粒子构成的量子比特为基本单元,通过量子态的受控演化实现计算处理。随着量子比特数量增加,量子计算算力可呈指数级规模拓展,理论上具有经典计算无法比拟的巨大信息携带和超强并行处理能力。

上面这句话有点啰嗦,其实简单的很,就是修改一下计算机内部的信息传递方式,咱们现有的计算机是用电流来运算和传递信息的,量子计算机使用叠加态和纠缠特性实现运算和信息传输。

聊聊量子计算机这点事

比特vs量子比特

比特vs量子比特

比特(英:bit)的概念很简单,有一点计算知识的人都知道它是个什么鬼。它是指二进制中的一位,是信息的最小单位,直观的说就是指0或者1。

咱们计算机的计算基础就是一大堆的0和1,在最基础的逻辑处理中,计算机实际上实际上一次只能处理一个比特,比如,我们以电平高低来表示0和1,那么高电平只能表示1,低电平表示0,不可能高电平即表示1,也表示0,这样的话,计算机就没法计算了。

然而,量子比特却恰恰与这个相反,它能表示多位,在量子叠加态下,量子比特即可表示1,也能同时表示0,0和1可以同时存在于一个量子比特上。是不是很烧脑,但这就是量子计算机的特性,也是量子计算为什么比较快的原因之一。

凭啥量子计算机这么快?

咱们普通的计算机,一次处理的数据量依赖于CPU,比如32位的cpu,表示一次计算可同时处理32个0和1,64位cpu一次计算可以同时处理64个0和1,所以,普通计算机再怎么快,只是提高每次计算的速度,但每次计算的位数是固定的。

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九章

量子计算机就不是这个概念,就上面所说的量子比特,一个量子比特有两个状态,两个量子比特就可以表示四个状态,三个量子比特就是八个状态。用数学公式表示就是,它的计算效率是指数级增长的。

基本上,只要参与计算的量子比特数超过50个就能对现有计算机形成碾压,咱们的九章二号,达到了113个量子比特,它1 毫秒算出的问题,全球“最快超算”需 30 万亿年,就问你牛不牛,快不快?可真的是这样吗?

量子计算机的现状

说起量子计算机的现状,老妖只想说一句话:前途是光明的,现状是凄惨的。为什么这样说呢?

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九章

一是量子计算机只是对某些问题的处理上超越了普通计算机,也就是现在的量子计算只能解决单一的数学类问题,比如,咱们的量子计算机“九章”,在处理“高斯玻色子取样”计算时,在5000万个样本时,九章用时200秒,超算需要用6亿年,在样本为100亿个时,九章用时10小时,而超算需用1200亿年。而你要做个加减乘除的数学题,量子计算机还没普通计算机快呢。所以,量子计算机的强大只在某些特定数学问题上,并不是全领域的。

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量子计算机

二,咱们通俗理解的处理二进制的量子计算机,现在根本没有。没有的原因也很简单,处于叠加状态的量子比特,可能是1,也可能是0?没有一个确定的结果。观测后呢倒是能出一个确定的结果,可这个结果也不一定就是确定的结果,因为塌缩是随机的。所以,量子计算机在可能性的计算上是很牛的,在通用上,大家还是别抱太大希望了,老老实实抱着自己的计算机开工吧。

物理学家就比较现实,根本都不说量子计算机有多快,而一直说量子计算机优越性实验,就是因为量子计算机只是在有些方面比较牛,并没有全方位的超越。物理学家对量子计算机的定位也是和普通计算机互相补充,从来不提替代。

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中国牛

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