什么是量子计算机?(a quantum computer?)

量子计算机是利用量子力学现象运行算法的任何设备。因为量子计算机与传统计算机有着根本不同的计算特性,所以量子计算机中的数据被称为量子比特而不是比特。在传统的计算机中,数据是由硬盘上的微小凹槽表示的。在量子计算机中,数据由给定分子或一组分子的量子特性表示。...

量子计算机是利用量子力学现象运行算法的任何设备。因为量子计算机与传统计算机有着根本不同的计算特性,所以量子计算机中的数据被称为量子比特而不是比特。在传统的计算机中,数据是由硬盘上的微小凹槽表示的。在量子计算机中,数据由给定分子或一组分子的量子特性表示。

量子计算机不是通过从硬盘检索数据并使用充满逻辑门的集成电路进行处理来执行计算,而是通过用短脉冲辐射轰击包含信息的分子来处理数据。每个轰击周期代表了对分子中包含的数据的算法操作。当算法终止时,测量分子的量子态,这一过程本身会使最终结果产生偏差。这是由于量子力学本质上的不确定性。

为了避免这个困难,量子计算算法被多次运行,并且输出的加权平均值渐近地接近正确答案。因为量子力学现象本质上是概率的,而不是确定性的,所以不可能在第一次尝试时给出一个定义明确的答案。

量子计算机具有经典计算机所缺乏的某些能力。量子计算允许大数的快速分解(对传统密码技术的明显威胁)、更精确的量子现象模拟以及非常高效的数据库搜索。

对于任何大小为n个节点的搜索空间,其中每个节点代表一个问题的可能解决方案,只有一个可能的解决方案,并且每个节点必须单独检查对应于正确解决方案的属性,量子计算提供了一个奇妙的加速。在传统计算机中,平均搜索时间是检查每个节点所需的时间长度乘以节点数(n)除以2(很可能在搜索过程的一半左右找到解决方案)。在量子计算机中,平均搜索时间是检查每个节点的时间长度乘以n的平方根。这给我们带来了巨大的优势,只有在我们考虑更大的问题时,这种优势才会更令人印象深刻。

还不可能设想出成熟量子计算机的所有应用。一个量子计算系统中最大的量子比特数是7。随着量子计算研究在数百万美元的资金支持下快速发展,关键突破和令人印象深刻的应用出现只是时间问题。

  • 发表于 2021-12-12 09:44
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