量子计算机研发20年 才刚起步(2)

　　为什么量子计算更快？JVy鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

　　“在传统计算机里，一个高电压叠加另一个高电压，仍然是一个高电压；量子比特的叠加则不同。”韩正甫说。JVy鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

　　量子比特存储的是一个矢量，就好像一个时钟，时针对应着概率。JVy鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

　　时针可以指向零点(量子比特读数100%是0)，或指向三点(读数100%是1)。或指向一点半(50%是0，50%是1)，或指向任意一个角度。JVy鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

　　传统计算机存储的是“10011001”。JVy鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

　　量子计算机存储的是“钟钟钟钟钟钟钟钟”。(请自行想象酒店大堂挂的一排钟表)JVy鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

　　传统计算中，1和0叠加为1，再叠加一个1，得到0。JVy鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

　　量子计算中，“三点”和“零点”叠加为“一点半”，再叠加“三点”，得到的是“两点一刻”。JVy鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

　　比起bit，Q-bit更有表现力。一个Q-bit可蕴含无限复杂的数字。在这个意义上“以一抵多”。一个Q-bit投入变换，等于多位数字一起变换，即所谓“并行计算”。JVy鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

　　并行计算潜力发挥到极限的情况下，量子计算机的算力比起传统计算机，是2^n∶1。JVy鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

　　但要强调的是： 量子计算机的结果来自概率统计。量子计算机与传统不同，它要一次次重复程序，一次次地读数(每次结果都不一样)。周而复始，足够多次(让概率的可信度超过99。99999%)后，统计出各量子位为1和0的比例，那才是需要的数字。所以碰上不太复杂的计算任务，量子计算可能比经典计算机更慢。JVy鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

　　彩虹与斑马JVy鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

　　有量子计算机之前，数学家就在畅想利用量子比特的“丰富内涵”大大缩减计算时间。不过迄今数学家只证明在两种场景中，量子计算大大快于传统计算机。JVy鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

　　首先是破解RSA算法。RSA是现在最常用的加密方法，其机理是利用因数分解的困难——把两个大质数相乘很简单，而把乘积拆成两个质数，计算机可能得算几万年。JVy鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

　　所以银行可以公开发送一个几千位的数字，并掌握它的两个质因数，而不担心有人算出这两个质因数——用于制造私有的数字钥匙。JVy鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

　　但二十多年前Peter Shor证明一种基于量子计算机的算法，可以轻松分解因数，这也让学界研发量子计算机的兴趣大增。JVy鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

　　另一种可能的应用是“搜寻未排序的大数据库”，或者叫“大海捞针”。传统计算机只能一个一个比对目标，而量子计算机则可以并行计算。传统计算机用时是T的话，量子计算机用时是“根号T”。前者要花费1百万小时的任务，后者一千小时就能解决。JVy鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

　　除了以上两类计算，量子计算机还被寄希望于未来在化学、制药等领域大发神威。理由是：不同于传统计算机，量子计算机是真正的模拟计算机，可以重现真实的自然(物理学家费曼第一个指出这点)。JVy鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

　　传统比特的0和1相当于黑白两色，量子比特的“可以指向任何角度的时针”就相当于全彩色谱，可显示出任何一种颜色。JVy鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

　　如果说传统的存储器是斑马，量子存储器里就是彩虹。世界是多彩的，用彩虹去描绘世界，当然更直接，更便捷。

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