最近我國的科協技術在天上的在地上的,都有了突破,天上的是咱們的嫦娥5號,地上的就是咱們的量子科技。這兩項科技幾乎都是每一個發達國家夢寐以求夢寐以求的制高點。
前兩天,我國又有了重大的科技突破,這個重大的突破,是在最前沿的技術量子技術上,我國科學家宣布構建了76個光子(量子比特)的計算機原型機「九章」。這意味著中國在量子通信領域領先的地位已經毋庸置疑。咋又領先了呢?怎麼回事?到底牛在哪裡?
「九章」到底有多快?
本次我國發布76個光子的量子計算機原型機「九章」,在求解數學算法高斯波色取樣的速度,是目前最快的超級計算機100萬億倍 ,在此次運算中 「九章」 僅用了200秒就完成了,而如果傳統的超級計算機所需要的時間是6億年,跟傳統計算機比,沒什麼好比的。 「九章」 的速度是去年穀歌發布的 53 個超導比特量子計算原型機「懸鈴木」快100億倍。你沒聽錯是比谷歌最牛的量子霸權要快100億倍,這些數字已經超過我的理解範圍,反正就是你有1塊錢,我有100億,你明白了這個差距了吧?
講了那麼多量子到底是什麼?
量子是構成物質的最基本單元,它是能量的最基本攜帶者,也就是他已經不可以分割出更小的單位了。
科學家是如何利用量子的呢?要利用量子就必須了解量子的特性。量只有兩個特性,
1、 量子的疊加態
傳統的計算機,一切都是邏輯電路,也就是由N個開關組成的集成電路體,任何一個開關都可以實現開和關(通電與不通電)的其中一種狀態,我們在計算機裡面的稱之0和1,這就是二進位。 而量子這傢伙不但有擁有0和1這兩狀態,它還存在一個種是0也是1的兩種狀態的結合,也就是存在第三種可能,不確定狀態,稱為量子的疊加態。
啥意思,玩人是吧!
當然不是,量子本身是自轉的,沒有去觀察的時候,它是按是45旋轉的,當去觀察時,你只能看到兩種可能中的一種,上旋或者是下旋。也就是去觀察時,只能看到兩種狀態,看不到第三種狀態。就比如,有人問你,你爸爸在家嗎?如果你回家看過了,你會給出兩種可能的答案,在或不在,但是你沒有回去看過,你只能回答不確定,也是就一種未知的狀態,有可能在,也有可能不在,這就第三種狀態,未知的!
當有三種可以利用的狀態時,這就變成了三進位,一生二,二生三,三生萬物,三進位對二進位來講是一種降維打擊,同一時間二進位只可以做兩種邏輯運算,但三進位可以做三種邏輯運算。二進位64位運算是2的64次方,結果是18446744073709551616,總共20位數,而量子的三進位是3的64次方,結果是 3.43368382 × 10^30,總共是31位數,約是二進位的200億倍。而這一次,「九章」的計算能力是3的76次方,算不出來。
2、量子糾纏
在上面我們知道,量子是組成物質最小的單位,也是能量的最基本攜帶者,說明了光子是由多個量子組成的,而這些量子是形成一個量子系統的,相互響影的。其中一個量子改變成了自己的特性,也響應其它量子的特性,這就是量子糾纏。但這個量子糾纏有一個很重的特性,它不受空間的限制,其中一個量子發生改變,與其發量子糾纏的量子離多遠,都會第一時間發生變改。科學家將一粒粒子一分為二,將它們分離 1200公裡之外,其中一部分改變了量子屬性,在1200公裡外的量子屬性也跟著改變。到目前為止,科學家都不知道是什麼原因導致量就會有這種特性,有人認為可能就是暗物質的存在,也許有某一種的吸引力來吸引著量子,就像地球引力或者或者像地球的南極北極的引力一樣,但這都只是一種猜測。
量子幹涉
科學家們是如何利用量子的特性的呢?
從上面我們知道量子有疊加態,正因為量子有疊加態,所以沒有一個準確的答案,也就是說,如果單一用疊加態的話,無法做出計算機出來的,因為它最終沒有得到一個確定的結果,它就像另一個宇宙一樣,什麼可能都有。科學家們如果想要自己得到的結果,就利用了量子的糾纏態,改變某一個量子的特性,就等於輸入自己的條件,而量子計算機也就是按這些條件繼續產生未來的可能。所以說量子計算機最重要的一點就是幹涉,只有通過幹涉才能得到自己想要的結果。是不是有點改變命運的感覺?
因為量子計算機強大的計算能力,它可以把整個宇宙所容納的可能性,在短時間內計算出來。只要我們能夠有能力控制300個量子,它所容納的可能性就是宇宙誕生以來的所有可能性。
量子計算機對我們有什麼好處呢?
第一,我們可以利用計算機建構許多的模型,我們可以找出歷史的真相,我們可以知道未來的發展,密碼這些東西對於量子系統計來講,簡直就是小菜一碟。
第二、我們可以通過建構模型,預測未來的發展,這樣的話我們就可以提前對一些事情做一些改變我們叫做改變命運。比如有一個颱風的出現,只要有足夠計算的能力,我們就有可能知道整個颱風發展的趨勢和走向,可以通過幹涉來改變颱風的走向,甚至將颱風化解。
第三、國家對金融、經濟、股市的走勢有了更好地把握,可以更精準的出招,困擾人類社會多年的經濟危機,將不會再有。
第四、算命、改變命運這些東西,也就太簡單了,因為人生真的很短暫,數據量真的很少,加入適當的變量,就會有適當的人生。控制和改變一個人的人生是非常容易的。
其實太多可能性了,它可以計算出一個宇宙, 、我們就在宇宙之內,變成一切都是可控的,也許最後就是一個有秩序的世界。
外部知識:
什麼是「九章」呢?
「九章」得名於我國古代一部知名的數學專著,是中國古代張蒼、耿壽昌所撰寫。最後成書最遲在東漢前期。《九章算術》內容十分豐富,全書總結了戰國、秦、漢時期的數學成就。同時,《九章算術》在數學上還有其獨到的成就,不僅最早提到分數問題,也首先記錄了盈不足等問題,《方程》章還在世界數學史上首次闡述了負數及其加減運算法則。它是一本綜合性的歷史著作,是當時世界上最簡練有效的應用數學,它的出現標誌中國古代數學形成了完整的體系。
光量子計算機。
也就是對光分子的一個控制,利用量子的疊加態和糾纏態,加以幹涉的一系列過程的裝置。在光量子計算機領域,中國科學技術大學潘建偉院士、陸朝陽教授領導的團隊,研製出一種操控5個粒子(即5個光量子比特)的光量子計算原型機,在完成「玻色取樣」任務時,它的速度不僅比國際同行之前所有類似實驗的最高紀錄加快至少24000倍,同時,通過和經典算法比較,也比人類歷史上第一臺電子管計算機ENIAC和第一臺電晶體計算機TRADIC的運行速度快10倍—100倍。