量子計算機時代即將來臨,為人類科技硬體功能帶來幾何式增倍提升

2020-12-05 小白宇宙科技

人類在20世紀進入計算機時代,計算機代替了當時需要繁瑣的人工手動作業的工作,巨大的提升了人們工作的效率。也延伸出了眾多產業,給人們帶來了眾多的增資添彩的生活,現在人們已經離不開計算機,小到身邊的吃、穿、住、行,大到工作交流敏感信息的存儲已經最重要的科研工作的輔助等等。計算機這種工具給人們的生產提供了巨大變革。隨著科技的進步人們賴以使用的計算機也在飛速的進步,但是計算機的提升也漸漸的到達臨界點,在滿足人們要檢查或者模擬各種數據時,時有捉襟見肘,要不就是運算時間冗長效率低下。在這種背景下催生了量子計算的研發,希望能提升計算機的硬體性能,提升計算機的運算速度減少能耗,量子計算時代即將來臨,或能為人類科技硬體性能帶來幾何式增倍提升。

早期計算機
龐大機身的初期計算機

量子計算機,是一種全新的基於量子理論的計算機,遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。量子計算機的概念源於對可逆計算機的研究。量子計算機應用的是量子比特,可以同時處在多個狀態,而不像傳統計算機那樣只能處於0或1的二進位狀態。量子計算最本質的特徵為量子疊加性和量子相干性。量子計算機對每一個疊加分量實現的變換相當於一種傳統計算,所有這些傳統計算同時完成,量子並行計算。

現代筆記本電腦

普通的數字計算機在0和1的二進位系統上運行,稱為「比特」。但量子計算機要遠遠更為強大。它們可以在量子比特上運算,可以計算0和1之間的數值。假想一個放置在磁場中的原子,它像陀螺一樣旋轉,於是它的旋轉軸可以不是向上指就是向下指。常識告訴我們:原子的旋轉可能向上也可能向下,但不可能同時都進行。但在量子的奇異世界中,原子被描述為兩種狀態的總和,一個向上轉的原子和一個向下轉的原子的總和。在量子的奇妙世界中,每一種物體都被使用所有不可思議狀態的總和來描述。

量子計算機可重疊性

量子計算機的發展或許還要等上一段時間,但是肯定不會太久,近日日本東京大學的研究團隊公布,利用可以使任意距離物質之間傳送量子態的「量子遙傳」技術,東京大學科學家發明了一種新的光量子計算方法。在世界爭相開發的量子計算機領域,這一成果作為可以實現量子計算機小型化的新技術而備受矚目。自1996年以來,IBM就一直在研究量子計算。2016年,這家公司推出了第一臺5量子位量子計算機。2017年,IBM表示將在幾年內開發出一個50量子位的系統。BM並不是唯一一家致力於量子領域的公司。 微軟 、NEC、富士通、阿里巴巴也都參與其中。其中,谷歌在該領域表現得尤為積極,這家公司稱其在未來三年內將擁有一個商業上可行的量子解決方案。

量子計算初形

世界各大團體都在勵志研發量子計算機,從它的工作原理,以及它能為人類社會帶來的變革具有重大意義。由於它的疊加性能能做到傳統計算機而做不到的事情,就能為人們賴以使用的計算機賦予更多的以前想不到的功能。以後說不定每個人的私人電腦就是你的個人管家,機器的AI技術能得到巨大變革式提升。你能想想當你發布一個電子命令時,它能把裡面的信息分成幾段單又不相互影響的命令同時進行。對於科研事業是一種巨大的幫助,對於科學數據模型的分析帶來增倍的提速,就像傳統計算機剛剛和人類碰出火花一樣。

對人類的變革

量子計算機的普及可能還需要一段時間,但是我相信時間肯定不會太久。量子計算機給人類帶來的種種紅利,一定會被我們的科學工作者們研究並推出。

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