這是按指數規律爆增的數量!
當一臺量子計算機由聯結在一起的10個量子位組成時,它的運算能力就相當於一臺具有2^10=1024個開關(位)所構成的傳統的計算機。
如果一臺量子計算機具有一個1000量子位的記憶體,那麼它工作起來就像具有2^1000=10^301位記憶體的一臺傳統計算機。
10^301,1後邊301個0!這個數字比整個宇宙中全部粒子的數目還大得多!
亦即,即使把宇宙中所有粒子都利用起來製成一臺傳統的計算機,也遠遠抵不上這樣一臺量子計算機!
當然,要使1000量子位都處於彼此關聯的可控的疊加態之中,要克服的困難實在還有太多!
而量子計算機到底有多厲害。
曾有人打過一個比方:如果現在傳統計算機的速度是腳踏車,量子計算機的速度就好比飛機。
使用億億次的“天河二號”超級計算機求解一個億億億變數的方程組,所需時間為100年。
而使用一臺萬億次的量子計算機求解同一個方程組,僅需0.01秒。
量子計算速度比經典計算機快還只是停留在理論中,而原型機將這一理論變成現實邁出了堅實的第一步,把量子計算機真正推向和經典計算機競爭的擂臺。
那麼如何瞭解量子計算機呢,我會讓大家,十分鐘看懂現代量子計算機到底是什麼。
江帆一邊說,一邊開始在黑板上畫著:
首先,我們知道計算機是由基本元器件組成的,即電路的邏輯閘,而每個邏輯單元則是由電晶體組成,僅能完成一些諸如加減乘除的簡單操作。
電晶體是能讓計算機處理資料的最基本單元,從功能上來說它像個開關,可阻擋或允許電流透過,高低電訊號便組成了資料,即位元——對一個位元來說,有0和1兩種。位元位數越多,能表示的數也就越大。
如今1個電晶體,已經可以做到幾奈米的大小。由於小到僅有數個原子的大小。
電子有時會無視其中阻礙而直接透過一個已關閉的三極體開關(簡單說就是會漏電,失去了開關作用),這種神奇的超自然現象被稱為:量子隧道效應(也叫量子隧穿效應)。
在量子領域上,傳統物理學不再適用,所以傳統計算機無法正常工作。
目前人類遇到了真正的物理屏障,摩爾定律也失效了。
接下來科學家要做的就是,利用量子特性,去研究量子計算機。
在量子計算機中,量子位元可被設為0和1中任意一個。
該系統可存在0和1兩種狀態,就如光子可水平或垂直極化(電磁波在傳播時的方向和電磁場相互垂直,我們把電波的電場方向叫電波的極化)。
在量子世界裡,量子位元可同時處於多種態,它可以是幾種不同量子態當中的任意幾種歸一化線性組合,這種狀態即我們常說的:量子疊加態
不過,一旦你透過光子探測器去確定它的值時,它就會變為水平或垂直極化狀態中的一種。
也就是說,只要不被探測器觀察,量子位元就處於疊加態(同時等於0和1)而無法預測其值。
在被觀察的那一刻,它就會坍縮為兩種狀態中的一種(參考薛定諤的貓。)
1臺n位的量子計算機=[公式]臺n位的傳統計算機平行計算。
由此可見,每多一位(邏輯位元),量子計算機的優勢呈指數級增長。
更有趣的是!量子位元還有個難以置信的特性:它可以處於量子糾纏態。
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