远古的崛起

第一百一十六章 量子计算机原理与模型简化、精度提升

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在天启共和国进行“前哨计划”的同时,量子计算机的研发也提上了日程。

在天启科学院的量子计算与通信研究所里,天启科学院量子力学专家韦庆元正在讲解,量子力学知识和组织公关小组对量子计算理论进行突破。

“量子计算机的原理,就是通过读取、激发和改变原子内量子状态,(即叠加态、纠缠态、隧穿态三种形态)实现量子计算的一种技术,说起来原理其实并不复杂,但是由于涉及到微观层面和量子态的不稳定性,所以实现起来,难度还是很大的。

量子计算机实现的方法有,超导+多光子的方法、半导体量子芯片和离子阱等等路径。

为了制造量子计算机,可以使用用超导回路,可以用传统的硅晶体管材料,可以使用固态离子材料、光子等。

与传统计算机使用0或者1的比特来存储信息不同,量子计算机使用量子比特来存储信息。量子比特存储的信息可能是0、可能是1,或者有可能既是0也是1。(即叠加态原理)

量子力学认为,微观物体可以处于一种“似是而非”的状态,即一个原子可以同时处于两种状态。

1个量子比特可以存储2种状态的信息,也就是0和1;2个量子比特就可以存储4种状态的信息,3个8种,4个16种。

量子计算机的性能随着“量子比特”的增加呈指数增长,而传统计算机按“比特位”呈线性增长。到了一定数量分水岭,量子计算机的性能就超过了传统二进制计算机。

(量子并行计算是量子计算机能够超越经典计算机的关键点。量子计算机以指数形式储存数字,如果将量子位增至500个量子位就能储存比宇宙中所有原子还多的数字,并能同时进行运算。函数计算不通过经典循环算法,可直接通过并行计算得到,大大缩短工作运算时间和实现可逆计算。(注,可逆计算相当于一机两用或者理解为方向求解,或者还原再造,这种逆向计算和工程学原理,个人认为在工业设计和气象、交通流量逆向推理、科学实验方面应用巨大)

量子计算机可以快速、有效的分解信息,假设我们要计算一个260位的数字,那么正常的计算机可能需要几百万年的时间,才能等到计算结果出来,但是如果使用量子计算机的算法,计算一个260位数的信息仅仅需要几分钟的时间(原理在于并行计算)。

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