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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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量子计算的神奇之处在于,它可以做到真正的并行计算与存储。例如,一个数位的经典存储器可以存储两个数字0或者1,但在某一时刻这个数字要么是0要么是1;而对于量子比特存储器来说,在同一时刻,它可以同时存储0和1,其存储和运行能力都成指数上升,一个250量子比特的存储器可以存储的数字比我们已知宇宙所有的原子数还多。

想像一下,你被要求5分钟内在国会图书馆某一本书的某页上找到一个字母“X”,这几乎是不可能的,因为那里有5000万册书。但是如果你处于5000万个平行现实中,每个现实都可以查看不同的书籍,你肯定能在其中某个现实中找到这个“X”。在这个假设中,普通计算机就是像疯子一样的那个你,需要5分钟内找遍尽可能多的书。而量子计算机却能将你复制出5000万个,每个只需翻找一本书即可。

这是量子计算机公司D-Wave联合创始人埃里克·勒迪辛斯基对其应用前景的解释。谷歌和NASA联合研究的量子计算机,其实就是从这个公司购买的。2013年,谷歌从D-Wave系统公司购买了一台量子计算机,并与NASA共同开展量子计算机的研究项目。D-Wave系统公司自2007年推出首台量子计算机开始就备受争议。一些学者认为由于量子形态并不稳定,量子计算机只是在理论层面可行。然而这次,谷歌和NASA一同证实了量子计算机的可操作性。

颠覆你未来的生活

谷歌宣布D-Wave2X的速度达到了传统芯片的1亿倍,实在是令人惊叹。量子计算机最大的优势莫过于大幅缩短提取用户所需信息的时间,因此它被认为可以在几天里解决传统计算机会花费数百万年时间才能处理的数据,未来的应用前景十分令人神往。

现在的天气预报大多是基于探测数据的推测,很难保证准确。但量子计算机可以一次分析所有数据,向我们提供更好的模型,精准地显示恶劣天气会在何时何地出现。我们可以提前预测飓风等极端天气,从而预留足够的时间拯救生命。

每天出行GPS可以帮你优化出最佳线路,但如果有了量子计算机,我们可以把整个城市甚至整个地球上所有人的出行计划全都输入进去,让它计算出最优解,从而让人们彻底告别交通拥堵。

在研发药物方面,量子计算机能够描绘出数以万亿计的分子组成,并将其中最可能有效的组合快速识别出,显著降低药物的研发成本和周期。

在探索太空方面,量子计算机可以处理望远镜视野中更多的数据,从而发现更多的行星,并迅速识别出最有可能存有生命体的行星。

尽管实现这些应用还有很长的路要走,但各大公司对量子计算机的研究绝不会停止,因为它能颠覆整个世界。一旦计算速度出现质的飞越,我们生活的方方面面都会被改变。

“落地”仍面临诸多难题

既然量子计算机已经研制成功,那为什么现在还没有普及呢?因为,它的运行条件要符合三个条件:真空环境、绝对零度和磁场保护。

量子力学是研究微观尺度的科学,要想控制计算机的量子位,其实就是需要操纵单个原子,因此条件是非常苛刻。原子在常温下的速度高达到数百米每秒,只有让原子保持在极低的温度状态,才能受控制。所以量子计算机D-Wave2X处理器温度一直稳定在-273℃,只比宇宙绝对零度高0.015℃而已。

除此之外,量子计算机还要放到比地球磁场弱50000倍(基本相当于没有磁场)、大气压比地球小100亿倍(基本相当于真空)的环境中,以保持量子态的稳定。

除了对环境要求严格,量子计算机在实际落地推广方面也会遇到一些障碍。由于量子计算机的计算方法完全不同,因此编程的方式也完全不同并且更加复杂。这意味着,对于程序员来说,要掌握一套比现有算法更为复杂的编程方式。

关键词:仪器仪表 量子计算机 谷歌    浏览量:405

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