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神奇的量子计算机


  来源: 仪器仪表商情网 时间:2015-12-24 作者:刘 恕
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仪器仪表商情网报道  量子计算机最大的优势在于大幅缩短提取用户所需信息的时间,它可以在几天内解决传统计算机会花费数百万年才能处理的数据,因此未来的应用前景十分令人神往。

日前,谷歌量子人工智能实验室宣布量子计算机最新进展:在两次测试中D-Wave2X的运行速度比传统模拟装置计算机芯片运行速度快1亿倍。

经过与传统计算机的比较,谷歌称已证明其量子计算机确实可执行数学计算。

谷歌工程技术主管哈特马特·纳文表示,“这是一个值得我们欢欣鼓舞的结果,不过要将量子计算机带入我们的日常生活,技术人员们要做的工作还有很多。”

那么量子计算机到底为何物呢?让我们一起走近量子计算机,揭开它神秘的面纱。

让计算速度“飞”起来

正如电影《异次元骇客》中演绎得那般,在科技发达的时代,科学家们可以通过强大的计算机虚拟出一个城市,虚拟城市中的科学家又虚拟出一个城市。不管是第一层虚拟或者第二层虚拟,其中的人类生活得怡然自得,他们有思想,有感觉。没有人去怀疑世界的真实性,完全不知道自己是个人工智能。

事实上,完成如此巨大模拟并不是一件容易的事情。一个人类个体本身所具有的全部特点、微小的变化以及本身细胞之间的各种间接的作用联系,还有环境温度、大气变化等等将是一个难以估量的庞大数据,通用计算机将很难实现完全模拟,这就需要量子计算机来完成。

据来自蝌蚪五线谱的文章称,人们研究量子计算机最初很重要的一个出发点是探索通用计算机的计算极限。早在1982年,颇有远见的美国著名物理物学家理查德·费曼在一个公开的演讲中提出利用量子体系实现通用计算的新奇想法。1985年,英国物理学家大卫·杜斯提出了量子图灵机模型。理查德·费曼当时就想到如果用量子系统所构成的计算机来模拟量子现象则运算时间可大幅度减少,从而量子计算机的概念诞生了。

目前,我们所有的计算机体系都是基于冯诺依曼式的组织结构,其运行速度的增长已经明显放缓,对于大规模数据的分析计算效率也很难再提高。量子计算的提出,则是旨在专门为复杂问题的求解设计一种全新的计算机体系,即所谓的量子计算机。

量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息,运行的是量子算法时,它就是量子计算机。

谷歌日前宣布D-Wave量子计算机在解决问题时能够比其他任何计算机都快出1亿倍,并且能够极大地推动人工智能的进步。据悉,谷歌此次宣布的重要佐证就是“量子退火”算法。这种算法确定了当面临一系列潜在解决方案时一个特定函数的全局极小值,即在给定一系列选项时,它能够确定完成一个任务所需的最优解决方案。谷歌对D-Wave计算机的量子计算法与传统计算机上模拟量子隧道效应的算法进行了比较,量子计算机再次获得了完胜。

基于量子计算的机器,由于体系结构发生了变化,将采用全新的算法,这使得大规模数据的计算与存储不再成为难题。业界人士认为,量子计算机的巨大突破将为云计算和大数据处理乃至整个计算机科学领域带来一场变革。

并行计算是最大优势

其实,量子计算机的计算原理和薛定谔的猫是一样的,利用的都是“量子叠加态”。这意味着计算机能同时尝试所有可能的解,以远超传统计算机的速度进行复杂的计算。

按照传统算法,当用户需要提取某一个词组信息或者需要解决一个问题时,计算机要先把所有可能性列举出来并验证一遍才能得到正确的信息,而量子计算机能够直接计算并提取出相应信息。这种计算称为量子并行计算,也是量子计算机最重要的优越性。

关键词:仪器仪表 量子计算机 谷歌    浏览量:405

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