量子計算機厲害到什麼程度，我們還要多久才能用上它？
2020-04-10 技皆知在30多年前，物理學家費曼提出利用量子構建計算系統。如今，科學家正在驗證這一設想。目前Google、IBM、微軟和Honeywell等很多家公司都成功研製出量子計算機（quantum computer），試驗效果相當驚人，今天運算最快的超級計算機在量子計算機面前只能是個算盤。
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從去年Google宣布"量子霸權"後，很多公司都在努力爭奪霸權，量子爭奪戰十分激烈，關於量子計算機的新聞各路媒體頻繁報導，從此量子計算機的概念開始廣為人知。
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在這之前很多人對計算機的概念還停留在電子時代，從上世紀50年代馮諾依曼的第一臺電子計算機開始到今天的高性能PC，人們見證了計算機的飛速發展，電子計算機發展到今天，足有70年了，我們還能看到計算機的運算速度依然呈現著摩爾指數上升，每過18個月周期，計算機運算性能就提高一倍。
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目前計算機運算速度讓我們個人覺得非常快了，最快的超級計算機每秒運算能達到5^18次方次，即每秒能執行5億億次指令，這個速度快的可怕吧，不過再了解量子計算機後，足夠讓人懷疑自己的人生。
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去年Google宣布"量子霸權"，Google的一位研究人員在一篇關於相關工作的博文中發表："我們的機器在3分鐘內完成了計算任務，而世界上最快的超級計算機需要1萬年才能產生完成這項任務。"拿這些數字對比，可見量子計算機跟今天的電子計算機是不在同一個次元的。
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對於Google的量子霸權，不光被全球各個科技巨頭企業關注、緊隨追趕，很多國家政府也密切重視量子計算機的研製進度。
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接著我們從原理角度分析下量子計算機相對傳統計算機到底有什麼不同。量子計算機的研製最重要的是"量子比特"，它是計算機最基本的計算單元，也是量子計算機最神奇的物質，和我們熟知的半導體物質不同，傳統的電子計算機用0和1存儲並處理數據，而量子比特除了能存儲0或者1，但還可以存儲0和1共存的疊加態，使得每個量子比特相對經典比特表達了更多的信息。
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一些量子比特在執行計算任務時，會持續地處於疊加狀態，而疊加的基礎上還有一定的概率會產生糾纏，意味著一個量子比特的變化能夠影響到其他量子比特，這就說明了量子比特的運算能力遠遠超過傳統比特。
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傳統電子計算機的運算能力隨著比特位的增加呈線性增長，而量子計算機每增加一個量子比特位，運算能力呈指數增長。也就是說量子比特位數越多，運算能力的增長是非常恐怖，比如50個量子比特位和 20個量子比特位的計算機能力完全不在一個維度上的。
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如果哪個公司或者國家能研製出最多的量子比特，那就成功奪取了所謂的量子霸權，去年Google就成功研製出72個量子比特位的計算，而其他微軟和IBM等公司最多才研製出50個量子比特位的計算機，我們要知道72個量子比特位相對50個的計算能力要強大到無數倍了，正因為如此，Google才能夠宣布量子霸權。
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目前中國量子計算機的研究正在奮起直追，中國科技大學以及浙江大學等機構的研究人員已成功研製出了20個量子比特的量子處理器，正在繼續研製50個量子比特以上的量子處理器，雖然與Google相比落後了兩三年，但中國科技巨頭企業阿里巴巴、騰訊和百度等也相繼加入布局量子計算研究。
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見識了量子計算機的威力，自然也有量子計算機有很多聳人聽聞的消息，之前有媒體arXiv報導："量子之下無密碼，Google的Craig Gidney和瑞典皇家理工學院的Martin Ekera使用量子計算機8小時暴力破解史上最安全加密算法RSA-2048"，這就說明量子計算機具有破解一切加密信息的能力，如果你在新聞中看到有人成功製造出了量子計算機的話，你最好立刻凍結自己的信用卡。因為，當你在網上購物時，目前所有保護你的信用卡信息的方法將會在一瞬間被量子計算機攻破。
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不光是你在銀行內的信息，所有的加密信息在量子計算機面前都將被輕鬆破解。比如前不久被炒的火熱的區塊鏈在量子計算機面前就是一文不值，現在比特幣就是區塊鏈模式，安全機制是基於加密貨幣的算法SHA-256，這靠今天的最強超級計算機根本無法破解，如果面對量子計算機比特幣就不安全了，當然比特幣用戶不用過於擔心，比特幣和以太坊這樣的體系在受到挑戰的同時也會逐步完善自身來應對。
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量子計算機讓我們對未來憧憬，但我們現在總得回歸現實，雖然量子計算機前景遠大，可是落地應用依舊長路漫漫，騰訊量子實驗室高級研究員鄭亞銳解釋："研發量子計算機，首先要足夠多的量子比特，理論上自然界中一切有量子效應的載體都可用作量子比特，如果要讓量子計算機走向實用量產，至少得先能研製出100萬個量子比特數的能力，可目前工業界還沒能研製出達到100個量子比特的計算機"。
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另外穩定性也是量子計算機落地實用的一個重要指標，意味著未來還需要我們等待較長的時間驗證。而且開發量子計算機的研發成本和硬體成本門檻都極高，不管科技企業還是國家機構研製量子計算機都不容易。
本文來源： 愛玩機 玩機不喪志
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