只要200秒它就可以算出現有最強計算機10000年才能算出的答案！量子計算機來了

2020-08-10 央視科教

「豪橫」的量子計算機

就在2019年底，英國著名的《自然》雜誌上面發表了一篇首次實現「量子霸權」的論文。有專家在採訪時說，這在量子計算發展史上的地位，可媲美飛行史上萊特兄弟發明飛機時成功的12秒首次試飛。原因是一臺量子計算機能夠在200秒內完成了世界上最強大的超級計算機需要1萬年的時間才能完成的計算。可謂 「一石激起千層浪」。



「量子霸權」是量子計算領域中的一個術語。如果量子計算機在某個特定問題上的計算

能力超過了傳統計算機，那麼就被認為實現了「量子霸權」。什麼是量子？量子計算機為什麼 「豪橫」呢？


一、神秘的量子


量子是一種狀態，一般人會以為它是某種實物，實際上不是。量，就是數量的意思；子，就是不能再分割，量子，最小的不能再分割的數量。



我們要研究一個問題的時候，這個問題再不能往下分割了，就叫量子，比如三個人坐在一起，這就是三個量子。為什麼呢？作為人類社會而言，不能分割成0.3或0.5個人，只能是一個一個的人，這就是量子。對於物理而言，就是當你探究物質微觀屬性的時候，發現不能再繼續分了的東西就是量子，基本粒子就是最小的量子。


二、量子世界的異常特性


為什麼量子計算機，會有如此卓越的表現?這就要從量子的特性說起。


在經典計算中，信息的基本單位是比特。比特的值要麼是 1，要麼是 0。任何經典信息都只不過是由「1」和「0」 組成的一個長序列。

量子計算呢？量子信息的基本單位是量子比特，量子比特的值可以是0，也可以1，也可以是是0和1兩種狀態的疊加。它符合量子力學的特性。由於量子特性，量子計算機可以一次性處理多個複雜數據，因而大大提升了計算速度。



如果把我們經典計算機比作一個單行線的話，那量子計算機是並排八條、十條、二十條、上百條線，甚至更多，這就是量子計算機的優勢。但是，科學家說了，即便是本領超強。量子計算機也並不是說包治百病，只能說它在解決某些問題上，是具有優勢的。當我們說量子計算機有優勢的時候，我們一定要指某種特定的算法。



三、 「量子時代」，世界會變成什麼樣？


量子計算是最重要的後摩爾計算技術之一,擁有經典計算機無可比擬的超強計算能力,未來能夠對各行業應用產生顛覆性的影響。


量子世界的另一個異常特性，就是糾纏。我國的墨子號量子衛星便利用這個性質，實現了空中與地面之間的超遠距離量子通信，並在近年來不斷刷新量子通信傳輸距離的記錄。


現在，你時不時會擔心天氣預報不準確？如今利用計算機來預測天氣的準確率大概是75%,然而在引入量子計算機之後再行預測的話,其準確率即可持續提高,便於人們外出。


現在，你擔心電腦受病毒攻擊而癱瘓？量子計算機因為具備了無法複製的原理,就不會再產生此類問題。


但是，再豪橫，也有」難「的時候呀。比如，要實現量子加速，參與計算的量子比特必須處於量子相干狀態中；而隨著量子比特數的增多，系統與周圍環境相互影響越來越大，保持相干態也越來越困難。比如，環境中的各種噪音都可能干擾量子計算，可能會導致它出錯。


人們對量子技術的研究幫助我們更好地認識到這個世界的本質，也讓未來充滿了無限可能。未來量子計算機能給人類社會帶來怎樣的衝擊，我們將拭目以待


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透視新科技

《量子計算機》

播出時間：6月13日 19:31


監製 / 閆東 主編 / 劉銘 黃麗君

編輯 / 田楚韻 楊力 劉凌玲（實習）


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