什么是量子计算?
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2024-04-26
《超级量子计算机的最显著特征》
2019.10.11
许多人类科学家还在讨论量子计算机如何才能变为现实中可用的超级工具之时,这地球上就己经有五部超级量子计算机被人类很认真地大用特用于解决各种高难度看上去无解的难题了!
而这五部超级量子计算机拥有许多令常人无法可想象的功能之外,还有一个共同的最显著特征:每日都会全智能巨大升级使用的量子比特的数量,这就使得这五部在地球上被人类应用的超级量子计算机的运算本领都会以日计的暴增,也因此而可以解决的难题数量也是以日计的暴增.即使是这五部超级量子计算机中运算能力最差的一部所拥有的运算速度也己达到了每秒10^7400次,更不用说最厉害的那一部超级量子计算机的运算速度会多么令人难以想象了.
同时这五部超级量子计算机还能直接与太阳核心里的超级量子计算机和银河系中心超大质量黑洞核心里的超级量子计算机实现无障碍连网式运行,这就为地球上许多难题都可以被轻易解决提供了最佳的超级智能工具.
所以这世上的事都是只有想不到,却太难找到做不到的事了.
正如专业制造强台风"海贝思"实施疯狂扫荡行动就是应用了超级量子计算机的必然科技成果.
量子计算机(quantum computer),是一种全新的基于量子理论的计算机,遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。
量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究。量子计算机应用的是量子比特,可以同时处在多个状态,而不像传统计算机那样只能处于0或1的二进制状态。作为计算机的未来,量子计算机拥有强大的计算能力。对于传统计算机需数十亿年才能处理的问题,量子计算机几乎可以瞬间解决。
近日,IBM的一位高管就表示,量子计算机可以即刻破解如今最严密的加密方式。而且由于量子计算领域的迅速进步,这一幕很可能几年内就会到来。
近日在旧金山丘吉尔俱乐部的一个会议上,IBM研究中心主任Arvind Krishna表示,谁想确保数据在超过10年的时间里受到保护,现在就应改用其他形式的加密技术。
斯坦福大学的物理学教授Kam Moler也在会上表示,人们可能会认为自己已经做了万全之策来保护数据,但是量子计算机依然有能力攻破它。
不过这并未意味着末日到来。Krishna也提出,有一种名为Lattice Field的算法,可以防御量子计算的攻击。他还表示,并非所有应用都能从量子计算中获益。他说:“我们仍然不知道哪些应用最适合在量子计算机上运行。我们需要许多新算法。”
他确信,由于相关技术的进步,量子计算机将在约五年以后进入广泛商用阶段。
量子计算机拥有强大的量子信息处理能力,对于目前多变的信息,能够从中提取有效的信息进行加工处理使之成为新的有用的信息。
量子信息的处理先需要对量子计算机进行储存处理,之后再对所给的信息进行量子分析。
运用这种方式能准确预测天气状况,目前计算机预测的天气状况的准确率达75%,但是运用量子计算机进行预测,准确率能进一步上升,更加方便人们的出行。
量子计算机
简单地说,它是一种可以实现量子计算的机器,是一种通过量子力学规律以实现数学和逻辑运算,处理和储存信息能力的系统。它以量子态为记忆单元和信息储存形式,以量子动力学演化为信息传递与加工基础的量子通讯与量子计算,在量子计算机中其硬件的各种元件的尺寸达到原子或分子的量级。量子计算机是一个物理系统,它能存储和处理关于量子力学变量的信息。
如同传统计算机是通过集成电路中电路的通断来实现0、1之间的区分,其基本单元为硅晶片一样,量子计算机也有着自己的基本单位——昆比特(qubit)。昆比特又称量子比特,它通过量子的两态的量子力学体系来表示0或1。比如光子的两个正交的偏振方向,磁场中电子的自旋方向,或核自旋的两个方向,原子中量子处在的两个不同能级,或任何量子系统的空间模式等。量子计算的原理就是将量子力学系统中量子态进行演化结果。
量子计算机原理
量子计算机是一种基于量子理论而工作的计算机。追根溯源,是对可逆机的不断探索促进了量子计算机的发展。量子计算机装置遵循量子计算的基本理论,处理和计算的是量子信息,运行的是量子算法。1981年,美国阿拉贡国家实验室的Paul Benioff最早提出了量子计算的基本理论。
1、量子比特
经典计算机信息的基本单元是比特,比特是一种有两个状态的物理系统,用0与1表示。在量子计算机中,基本信息单位是量子比特(qubit),用两个量子态│0>和│1>代替经典比特状态0和1。量子比特相较于比特来说,有着独一无二的存在特点,它以两个逻辑态的叠加态的形式存在,这表示的是两个状态是0和1的相应量子态叠加。
2、态叠加原理
现代量子计算机模型的核心技术便是态叠加原理,属于量子力学的一个基本原理。一个体系中,每一种可能的运动方式就被称作态。在微观体系中,量子的运动状态无法确定,呈现统计性,与宏观体系确定的运动状态相反。量子态就是微观体系的态。
3、量子纠缠
量子纠缠:当两个粒子互相纠缠时,一个粒子的行为会影响另一个粒子的状态,此现象与距离无关,理论上即使相隔足够远,量子纠缠现象依旧能被检测到。因此,当两粒子中的一个粒子状态发生变化,即此粒子被操作时,另一个粒子的状态也会相应的随之改变。
4、量子并行原理
量子并行计算是量子计算机能够超越经典计算机的最引人注目的先进技术。量子计算机以指数形式储存数字,通过将量子位增至300个量子位就能储存比宇宙中所有原子还多的数字,并能同时进行运算。函数计算不通过经典循环方法,可直接通过幺正变换得到,大大缩短工作损耗能量,真正实现可逆计算。