這是按指數規律爆增的數量!
當一臺量子計算機由聯結在一起的10個量子位組成時,它的運算能力就相當于一臺具有2^10=1024個開關(位)所構成的傳統的計算機。
如果一臺量子計算機具有一個1000量子位的內存,那么它工作起來就像具有2^1000=10^301位內存的一臺傳統計算機。
10^301,1后邊301個0!這個數字比整個宇宙中全部粒子的數目還大得多!
亦即,即使把宇宙中所有粒子都利用起來制成一臺傳統的計算機,也遠遠抵不上這樣一臺量子計算機!
當然,要使1000量子位都處于彼此關聯的可控的疊加態之中,要克服的困難實在還有太多!
而量子計算機到底有多厲害。
曾有人打過一個比方:如果現在傳統計算機的速度是自行車,量子計算機的速度就好比飛機。
使用億億次的“天河二號”超級計算機求解一個億億億變量的方程組,所需時間為100年。
而使用一臺萬億次的量子計算機求解同一個方程組,僅需0.01秒。
量子計算速度比經典計算機快還只是停留在理論中,而原型機將這一理論變成現實邁出了堅實的第一步,把量子計算機真正推向和經典計算機競爭的擂臺。
那么如何了解量子計算機呢,我會讓大家,十分鐘看懂現代量子計算機到底是什么。
江帆一邊說,一邊開始在黑板上畫著:
首先,我們知道計算機是由基本元器件組成的,即電路的邏輯門,而每個邏輯單元則是由晶體管組成,僅能完成一些諸如加減乘除的簡單操作。
晶體管是能讓計算機處理數據的最基本單元,從功能上來說它像個開關,可阻擋或允許電流通過,高低電信號便組成了數據,即比特——對一個比特來說,有0和1兩種。比特位數越多,能表示的數也就越大。
如今1個晶體管,已經可以做到幾納米的大小。由于小到僅有數個原子的大小。
電子有時會無視其中阻礙而直接通過一個已關閉的三極管開關(簡單說就是會漏電,失去了開關作用),這種神奇的超自然現象被稱為:量子隧道效應(也叫量子隧穿效應)。
在量子領域上,傳統物理學不再適用,所以傳統計算機無法正常工作。
目前人類遇到了真正的物理屏障,摩爾定律也失效了。
接下來科學家要做的就是,利用量子特性,去研究量子計算機。
在量子計算機中,量子比特可被設為0和1中任意一個。
該系統可存在0和1兩種狀態,就如光子可水平或垂直極化(電磁波在傳播時的方向和電磁場相互垂直,我們把電波的電場方向叫電波的極化)。
在量子世界里,量子比特可同時處于多種態,它可以是幾種不同量子態當中的任意幾種歸一化線性組合,這種狀態即我們常說的:量子疊加態
不過,一旦你通過光子探測器去確定它的值時,它就會變為水平或垂直極化狀態中的一種。
也就是說,只要不被探測器觀察,量子比特就處于疊加態(同時等于0和1)而無法預測其值。
在被觀察的那一刻,它就會坍縮為兩種狀態中的一種(參考薛定諤的貓。)
1臺n位的量子計算機=[公式]臺n位的傳統計算機并行計算。
由此可見,每多一位(邏輯比特),量子計算機的優勢呈指數級增長。
更有趣的是!量子比特還有個難以置信的特性:它可以處于量子糾纏態。