计算的未来

由:

图片由D-Wave系统公司提供。

我最近读了一篇有趣的文章在《科学》杂志上,物理学家如何能够在室温下将数据存储在一个量子比特中39分钟。

在我详细说明为什么这很重要或者这是迈向量子超级计算机新时代的一步之前,理解量子比特是量子计算机的主干是很重要的。

在量子计算机中,信息以1或0的字符串形式存储。想象一下,一条线上有多个点,每个点都处于一种状态:在同一时刻不是“0”就是“1”。量子位(Qubit)是量子计算位(quantum computation bit)的缩写,是指当这个点不受它所能选择的状态限制时,它可以同时是0和1。这个性质叫做叠加。

爱因斯坦的波粒二象性理论说,光粒子可以以两种量子状态存在:波或粒子。类似地,量子位元高度依赖于这一原理;一个点既可以是0也可以是1。

另一种理解量子力学的方式是想想著名的埃尔温·薛定谔的思想实验,他把一只猫,放射性物质和一把锤子放在一个盒子里。在实验的任何时候,猫的状态,在没有打开盒子的情况下,都可以猜测是活的或死的。对于观察者来说,它可以存在于两种状态:活的和死的。这意味着在没有打开盒子的情况下,猫的状态是两种状态的叠加。但是,一旦你打开盒子,叠加的东西就被破坏了,猫可以被宣布为一种状态:活的或死的。

同一个粒子的两种状态是相互连接的,这被称为量子纠缠。

现在,因为量子比特不需要决定一种状态,它可以以任意一种状态存储数据,利用这种特性,量子计算机将能够并行地进行多重计算。挑战是在存储数据的同时操纵几个这样的量子位。量子位元可以在叠加状态下长期存储数据,但一旦叠加状态被外部人为操作破坏,数据就会丢失。

递波系统他已经开发出了一种512量子位量子计算机,它是用一种超导体制成的,当它被放置在绝对零度的低温系统中时,它的量子特性就会发挥作用。物理学家最近证明,他们能够在室温下将数据存储在一个量子比特中39分钟。

你可能听说过超级计算机Tianhe-2。它最近被评为“世界上最快的超级计算机”。天河2号每秒可以进行38千万亿次计算。现在一台超级计算机只是一台拥有更快处理器的经典计算机。量子计算机优于超级计算机的唯一原因是,它可以用更少的操作来做类似的计算,因此结果可能会更快一些。

那么,这些量子计算机有什么用呢?对于初学者来说,它们可以用来计算pi (π)的值或解线性方程组。但是,它们也可以用来做更复杂的任务,如软件验证和过程优化,或复杂的计算问题,如涉及药物发现的肽筛选。

去年谷歌,NASA和D-wave合作制造了一种新的量子计算机但是,我们还需要几年的时间才能扔掉我们的电脑,迎接新一代的电脑,希望当你有多个软件程序同时运行时,新一代电脑不会死机。

主题:

标签:

评论

添加新评论