遠超如今科技的量子計算機,究竟是什麼?為何說他可以改變人類?

2020-12-04 探奇冷知識秀

如果量子計算機問世,人類的世界會被徹底改變?原理是什麼?探索世界奇妙之處,盡在探奇冷知識!大家好啊,我是小智!

量子計算機如果簡單的解釋,就是一種可以實現量子計算的機器。那這種機器要實現的量子計算又是什麼?量子計算呢,是一種遵循量子力學規律調控量子信息單元進行計算的新型計算模式。其理論模型是用量子力學規律重新詮釋的通用圖靈機。如果僅從可計算的問題來看,量子計算機只能解決傳統計算機所能解決的問題,但是從計算的效率上,由於量子力學疊加性的存在,某些已知的量子算法在處理問題時速度要快於傳統的通用計算機。

如果您聽到這裡覺得量子計算機也不過爾爾,那麼您就小看了它。

現在我們運用的普通計算機是二進位的,它處理計算的方式簡單而呆板,只有兩種模式,我們用兩個數字表示一下,0和1。他有固定的計算方式,就像數學運算裡的先加減後乘除一樣,你如果輸入兩種想要計算的等式,就只能等它一個計算完畢,再計算另一個。我們來打一個比方,你要查詢一項相同的病例,普通計算機就只能找到你輸入的問題,大家已知的,不會延伸不會擴展,查找一個病情情況,出現的就只會是這個病情情況,而不會有它可能的併發症。

對於量子計算機來說,它採用量子的計算方式,因為量子的多變性,會根據你提出的問題延展,得到更廣義的答案,在計算機顯示頁面沒有出現以前,你不會知道自己輸入的問題的固定頁面。這就像奧地利著名物理學家薛丁格的實驗「薛丁格的貓」,其實我一直覺得這個關於量子力學思維的實驗很殘忍,但是為了讓大家看得更清楚明了,我們還是來說明一下吧。

把一隻貓放進裝有少量鐳和氰化物的密閉容器裡,鐳的衰變存在機率,如果鐳發生衰變,會觸發機關打碎裝有氰化物的瓶子,貓就會死;如果鐳不發生衰變,貓就存活。

根據量子力學理論,由於放射性的鐳處於衰變和沒有衰變兩種狀態的疊加,貓就理應處於死貓和活貓的疊加狀態。這隻既死又活的貓就是所謂的「薛丁格貓」。但是,事實上是不可能存在既死又活的貓的,結果必須在打開容器後才能知道。該實驗從宏觀尺度闡述了微觀尺度的量子疊加原理的問題,把微觀物質在觀測後是粒子還是波的存在形式和宏觀的貓聯繫起來,以此求證觀測介入時量子的存在形式。而我們的量子計算機,它的計算方式就和「薛丁格的貓」一樣,存在第三種模式,就是兩種模式的疊加,就像貓在密閉容器裡本來只有死和活兩種狀態,但是如果它本身就存在多變量,在答案沒有被揭曉之前就有一種又死又活的狀態。量子計算機,可以在一堆0和1中,快速尋找出「疊加狀態」取得最快速的運算,一起解決,我們稱它為量子通道。

如果我們把普通計算機比喻成一個單曲樂,那麼量子電腦就是一個交響樂。

那麼如果我們成功地製作出了量子計算機,真的會對我們人類的生活帶來巨大的改變麼?

我的答案是會的。因為量子的不確定性,就永遠存在一個多變量,你給的問題會出現多種變量下的答案,我們稱這種答案為預測答案,也可以理解為如果量子計算機問世,他就是「思考」的智能。

並且在量子計算機下,我們目前的所謂高端密碼都將變得簡單無比,它會通過變量的模式,解開你所設置的任何一種所謂的高端密碼設置,所有的機密將變得不再機密,所有的私人信息將變得不再私人,你的銀行密碼,家門的密碼鎖,所有的文件加密,都將如同虛設。當然,也因為量子的不確定性,你根本沒有辦法突破他的加密性,它也可以把你的任何信息加密到無法破解。

量子計算機最基本的能力就是快速運算,也包括大範圍搜索。我們都知道,醫學生有一種病叫,阿茲海默症,這個病症一直都是醫學界的難題,因為生物醫學界說,這種病存在太多變數,讓你沒有辦法準確並且但一到找尋治療藥方。如果我們擁有了量子計算機,假設我們要搜索的範圍是病理1和0,我們得到的答案就會是(01),0,1的答案,不再是單純的搜索0再搜索1,這就擴大了搜索範圍,如果量子計算機問世,很有可能會解決我們很多的生物科技、科技難題,實現人類文明的進一步飛躍!

我們把普通的計算機所示二維空間系統,那麼擁有多變量的量子計算機就是三維的。而我們人類的大腦也是三維的,這也是現在的二維人工智慧、二維計算機沒有辦法模擬人類的原因,它缺少了一個維度。普通的計算機所能做到的是人類本身設置好的程序,不存在第三種,不會產生出了設置之外的東西,如果是量子計算機,量子計算的量子原理,產生量子力學的疊加反應,就會生出新的維度,一個像人類大腦一樣的三維度!所以量子計算機如果真的問世,是會給人類的生活帶來大的改變的。在最後我還想問大家一個冷常識的問題,量子計算的原理,是誰最先提出來的呢?喜歡本期視頻的朋友們,在最後別忘了點讚、收藏哦!敬請期待下期內容科普!帶給您不一樣的科普體驗!

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