2量子计算机有什么用(量子计算机有什么用-)

最近九章的消息把量子计算机推到了风口浪尖,许多人纷纷表态,其中当然不乏错误信息,原论文其实写的很短,不过可以理解大家激动的心情,不过我认为短有短的道理,那我就不说具体细节了,咱们谈点和大家生活相关的。

什么是量子&量子力学

量子的定义很简单,一群不可分割的粒子的我们称为量子。

量子其实有别于现在的我们所看到的经典力学,在中小学学的物理学是所谓的经典力学,经典力学是我们现在所看到的我们现在所碰到、容易测量、用眼睛容易的去分辨的这些都是经典力学,而量子力学在非常微小在显微镜或在电子显微镜下也看不到,只有用量测的才有办法。

量子力学跟经典力学其实有很大的差异,甚至有一些量子力学原理至今无法解释,著名的物理学家费曼就曾经说过,目前世界上没有人懂量子力学,所以那些打着量子XX的产品你懂的。

想要理解量子计算机必须要了解三件事情,这三件事情只要你了解大概就知道量子计算机是什么东西,不要觉得你经典力学学得好就能理解,其实基础物理学的太好的人学量子力学会更吃力,因为它真的是颠覆了所有的经典力学基础。

量子计算机的三个原理

1、叠加态

什么叫叠加态?我拿一个硬币我往上丢,翻开来不是正面就是反面,这是基础物理可是量子它不是,它是可以处于正和反之间,如果你现在不理解的话就请先接受,这个就是叠加态。

2、量子纠缠

量子纠缠是什么意思?就好比说我把两个粒子通过特殊的方式让它们互相作用变成一对,这一对粒子分开之后不管它距离多远,我只要看这一个粒子是往上的那另一个粒子就是往下,不管多远,放到宇宙尽头也有效,不要问我为什么,物理学家现在也无法解释,但这是事实,因为是实验做出来的,这叫做量子纠缠。

3、不可量测

量子的行经轨道或者是它的状态是不可量测的,这个是什么意思?就是说当你去量测它的时候它就变成只有一个现象,还是我刚刚这个硬币,当我盖起来的时候没人知道是什么,所谓量测是我去看它,一看就知道是正面还是反面。在量子的世界,当你去量测它会发生空间坍缩,坍缩之后会变成只限定在某一个状态,其实那个是不准的,我们去量测它的时候,每一次量它都有不同的状态,并不是永远维持在同一个状态,这是不可量测。

量子计算机和传统计算机的差异

先声明一点,量子计算机目前来看无法取代传统计算机,量子计算机它是在某些方面特别优秀,可是在某些方面却不及于我们现在目前的计算机,那我们现在讲一下量子计算机是怎么运作的,我举一个4bits的范例。

4bits依据二进制可以组成16个不同的数字,那么假设在目前用的计算机里面我要去破解一个密码,密码就是在这16个里面的其中的一个数字,我要去破解密码那我总共要试16次。但量子计算机不是,量子计算机存在叠加态,你可以把它想象成是16个数字同时存在,这样它是不是马上就可以找到我要的那个数字?

所以量子计算机的本质其实就是平行的计算。

量子计算机的应用

1、加密

为什么要加密?就是为了防止别人盗窃我们内部的资料,以后用量子网络的话人家无法盗取,为什么?我刚刚有提过它有一个现象是什么这是你观察它就会坍缩,在这个条件之下盗取资料的时候它就必须要在中间去观察,一观察的时候就坍缩,它坍缩成一个固定的数字那这样的话无法盗取我们已经加密的资料。

2、医药

现在很多医药都是要不断的尝试搭配不同的配方,费时而且计算量庞大,而这刚好是量子计算机的强项,它可以同时间计算不同的成分不同的组成快速的找到我们要的用药,换言之可以针对不同的个人去组成不同的成分及不同的配方,让个性化治疗成为可能。

3、量子网络

我们刚刚讲到量子加密之后几乎无法去从中盗取,量子第二个特性就是纠缠,我在A地我就可以把讯息传到别B地,为什么?因为我A地只要发生一个动作B地就会瞬间做出相应的动作,从而达到一个传输的效果,而且这传输的网络是同时,没做,这个响应时间是超光速的。

4、其他

其他应用场景还有交通,交通的运算以及交通设计涉及到一个非常庞大的资料,量子计算机可以在这部分帮助我们快速的精确地知道状况,设计交通号志和路径。

还有天气的预测,目前天气预测基本上是越来越准确,但是用量子计算机来计算几乎可以到达99%的准确,因为它可以模拟大气中空气中的因素,所以当我们把这些资料输入到量子计算机里面,可以快速的把天气做出定时定量的预测,可以更快的通知我们可以做好更好的防范,甚至像地震海啸也可以用量子计算机来预测。

我见到的两个最多的歧义名词的解释

量子霸权

这个词是John Preskill教授提出的,说的是量子计算机某个问题算力碾压经典计算机,和国家科技水平没有关系,但因为这个词有一定的歧义,现在一般叫做量子优势或者量子优越性。

九章真的碾压悬铃木和富岳么?

关于量子计算机的实现方法,其实并不是一条道路,比如超导电子、拓扑比特、离子阱、我国采用的是光量子,每个方法都有自己的优缺点,目前悬铃木解决的问题广一些,九章目前只是高斯玻色采样的一个专用计算机,如果单纯比较量子比特,九章的100是大于悬铃木的53的,在这个问题的处理上领先富岳几亿年其实也不严谨,因为我们现在的算法还没有开发出超算的全部算力,但经典计算机确实不擅长解决这个问题。

结语

我想更多人想知道量子计算机什么时候能进入我们的生活,其实目前来看不会进入,因为不管哪种方式实现的量子计算机运行都有很高的要求,比如绝对零度或者无磁场,这些环境显然只存在于实验室。退一步来说,即使真的进入商用,它和经典计算机也是互补关系,各有所长。