江苏龙网

  1. 首页 > 资讯 > 科技 > >

刘润|“遇事不决，量子力学”：到底什么是量子计算？都有哪些机遇？( 三 )


假设 ， 有很多个盘子 ， 每个盘子里放着不超过10个苹果 。
正常数的话 ， 我们看到A盘子里有8个苹果 ， 就举出8个手指 。
用信息容量的概念 ， 就是 ， 我们用了10根手指存储了A盘子有8个苹果这个数据 。
这时 ， 用量子手指呢？
其实也一样 。 我们也占用了10根量子手指 。
但量子最强大的能力是 ， 它的叠加态特性 。
这时如果面对有很多盘苹果的情况下 ， 这种特性的优势就显现出来了 。
比如 ， 现在有27盘苹果 。 我们现在要把这27盘苹果分别有多少个存储下来 。
正常情况怎么办？
正常情况我们只能找27个人 ， 每个人用他的10根手指表示一盘苹果 。
这样27个人站成一排 ， 用270根手指 ， 才能把这27盘分别有多少苹果存储起来了 。
那量子手指呢？
因为 ， 量子叠加态的特性 ， 无论是1盘苹果 ， 还是27盘苹果 ， 它都只需要10根量子手指同时表示 。
而且27盘 ， 也不是10根量子手指同时表示的最大值 ， 10根量子手指同时表示的最大值 ， 是1024盘苹果 。
（注：这里假设这个量子手指只有0和1两种叠加态 ， 其实可以更多 ， 但是那样更复杂了）
也就是说 ， 即使你有1024盘苹果 ， 也只需要10根量子手指就能完全表示了 。
而普通手指 ， 你需要10240根 ， 也就是要1024人 。
所以 ， 量子叠加态这种特性除了可以提高信息处理速度 ， 还可以指数级的增加信息容量 。
所谓指数级增加 ， 是指N个量子比特的信息容量比N个经典比特放大了2的N次方倍 。
4.什么是高效的计算系统？
说到 ， 量子计算机的强大 ， 可能也有同学听说过“量子霸权”这个名词 。
什么是量子霸权？
量子霸权是2011年由科学家们提出的一个指标 ， 它指的是 ， 量子计算机只要针对某个特定计算问题 ， 拥有超越所有经典计算机的计算能力 。
就算达成了量子霸权 。
2019年9月20日 ， 谷歌的科研人员在53量子比特的量子计算机上 ， 运行随机量子线路采样任务并与模拟超级计算机的计算进行对比 ， 最终得出结论：量子计算机已经实现量子霸权 。
根据这篇论文给出的数据 ， 谷歌量子计算机花费200秒也就是3分20秒完成了计算 ， 放到当今最强大的超级计算机Summit ， 则需要花费上万年才能完成 。
一万年和200秒 。
这就是量子计算机相对当今最强大的经典计算机Summit的碾压 。
— —
听到这里 ， 你可能会说 ， 原来量子计算机这么厉害 ， 这是要彻底碾压经典计算机啊 。
其实 ， 也不能完全这样说 。
毕竟真正算上可以像经典计算机一样解决人类通用问题的量子计算机还没有出现 。
原因是 ， 稳定的控制好一个量子系统 ， 在硬件上 ， 用现在的方法 ， 实现起来是一个相当困难的事 。
谷歌实现量子霸权的量子计算机 ， 也只能控制53量子比特 。
即使 ， 不说硬件的研发难度 。
假设现在我们有了一个挺完美的、可控的量子计算机 ， 我们目前 ， 其实也没有足够好的算法 ， 在这台计算机上做运算 。
在前文说计算的本质是 ， 我们提到 ， 决定一个计算系统的能力 ， 是由这个计算系统是一个什么样的物理系统 ， 以及我们对它规则的掌控程度所决定 。
这里 ， 对它规则的掌握程度 ， 一部分就体现为提炼算法的能力 。
（注：这种掌握程度 ， 包含提炼算法 ， 还有对物理系统的控制能力等等）
量子计算的优势是并行处理信息这件事上 ， 因为它是叠加态 ， 它就可以叠加态的输入、叠加态的运算、叠加态的给出结果 。
那么一个算法 ， 如果能把量子计算机这种并行处理信息的能力发挥出来 ， 这个算法也才能把量子计算机的优势显现出来 。
但是 ， 我们目前已经有的比较成熟的算法 ， 其实并不多 。


推荐阅读


上一篇：苹果|质疑不断收入超预期 苹果配件“香”在哪

下一篇：罗超|从智能音箱到无处不在：天猫精灵向左，小度向右