量子計算機是個啥?

前一段時間,一個重磅消息傳來:霍尼韋爾宣佈將在3個月內發佈最強量子計算機。

 

聽到這個消息,相信很多人的表情都是驚訝中帶着懷疑,又點綴着些許遲鈍和懵逼。

真就“遇事不決量子力學”了唄?

 

 還不快拜拜這幾位大佬

 

既然他們誇下了這個海口,那我們就得先看看啥是量子計算機。

在講量子計算機之前,我們先來講講量子比特。

 

我們都知道比特(bit)是信息量的單位,二進制數字中的1位就是1 bit,8 bit就是一個字節,也就是一個Byte,後面這個東西叫“拜特”不叫“比特”。

在傳統計算機中,1 bit只能存儲一個數字:0或1。而量子計算則需要用到量子比特,量子比特這個東西就很神奇了,它可以製備在兩個邏輯態0和1的相干疊加態。說人話就是,量子比特可以同時存儲0和1

這個東西聽起來似乎並不可怕。但如果我們想要在傳統計算機中存儲8 bit的所有狀態,我們總共需要2的8次方個8 bit,也就是256個字節。同樣的內容,使用量子比特來存儲的話,我們只需要8個bit,也就是1個字節!

 

如果我們有一個N bit大小的存儲器,使用傳統計算機,需要2的N次方個這樣的存儲器才能將所有狀態存儲完。但使用量子計算機,就只需要1個。這就說明,量子計算機可以一次同時計算2的N次方個輸入數字,同樣的操作需要傳統計算機重複計算2的N次方次。所以,量子計算機能夠極大地節省運算資源,極大提高運算速度。

 

有了量子比特還不算完,我們還需要讓它們產生某種關係,這種關係就是量子糾纏

在量子力學裏,當幾個粒子在彼此相互作用後,由於各個粒子所擁有的特性已綜合成爲整體性質,無法單獨描述各個粒子的性質,只能描述整體系統的性質。這種現象就是量子糾纏。

 

放到量子計算機中,也就是說,當這些量子比特之間形成了最大程度的量子糾纏時,那麼它們的波函數坍縮結果就完全相關。如果完全沒有形成量子糾纏,那麼這堆量子比特波函數的坍縮結果就完全沒有關聯。

說人話,就是說,只有當量子比特形成了最大程度的量子糾纏時,我們才能夠完全操縱這些量子比特,這樣量子計算機計算出的結果纔有價值。不然的話,就只是快而已。

 

 

正是利用疊加態和量子糾纏,才能使得量子計算機在一些場景下的效率遠遠超出傳統計算機。一旦量子計算機能夠取得突破性進展,那麼,這個世界上所有的密碼都將形同虛設。

 

量子計算機可以在幾秒內計算出公鑰和私鑰的對應邏輯,而這,是傳統計算機數十年都無法完成的任務。

那麼我們回到文章開始的那個消息:霍尼韋爾宣佈將在3個月內發佈最強量子計算機。

 

且不說可不可能,單說如果真的做出來通用量子計算機,對我們普通人來講,幾乎沒有什麼差別。但對人類來講,有量子計算機和沒有量子計算機,將是兩個世界!

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