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三分钟看懂什么是量子计算机,没你想的那么复

时间:2020-07-19 15:09

量子计算机是量子领域的一个新的研究项目,你可千万不要以为它距离我们的生活还很遥远。21世纪以来,人类的量子物理学研究已经取得了非常惊人的进步,国外一些科技企业甚至已经立项研发量子计算机了。对于量子计算机,我们有必要有一个基础性的认识。

所谓量子计算机,就是由量子比特单元组建的量子中央处理器,在运行上,量子芯片遵循量子算法,对量子信息进行高效处理。量子计算机就是这样一种运算机器。现在的计算机使用的是电子的两种状态,也就是0和1,但是量子计算机则是使用电子的32个量子态,这让量子计算机拥有难以想象的、强大的并行计算能力。一个由250量子比特(包含250个原子)的存储器,可能存储数据高达2的250次方,比目前宇宙中所有的原子量还多。

首先,量子计算机将大大改变人们目前对电子技术的态度,拥有量子计算机的人,可以在几秒钟之内破解你的信用卡信息,实际上,目前所有的加密信息在量子计算机面前都将失去效果。虽然这听上去有点耸人听闻,但量子计算机在破解加密信息上的超强能力是肯定的。相比于现有的计算机而言,量子计算机在解决一些复杂性的问题上,表现的更加优秀。

从发明之初,计算机的基本作用就是用来计算的。在这方面,计算机比人更有天赋。一个人可以立刻回答出10是5和2这两个素数的乘积,但如果给你是9864556138这个数字,人类的心算就失去了作用。实际上,现有的计算机也有计算的极限,比如一个4000位的数字,就算是现在的超级计算机用一万年的时间,都无法将它分解为几个素数的乘积。所谓问题越复杂,算法需要的步骤也就越多。再比如因式分解的算法问题,现有计算机无法解决。

而随着量子计算机的出现,这些问题将会迎刃而解,当然也包括许多加密算法,比如椭圆曲线加密算法,在量子计算机面前如同一加一等于二这么简单。量子计算机目前面临的最大问题,就是要证明给定的任务不能在多项式时间内解决,这需要数论领域的新突破。

除了解决复杂性问题外,量子计算机还能在化学和生物领域大显身手,尤其在制药方面。现如今,人类设计一种新药的时候,需要理解这种药物的分子系统,而量子计算机就可以实现药物分子在计算机上的模拟,分子中的粒子遵循着量子力学的规律,普通计算机很难完成模拟,但量子计算机完全可以胜任。

此外,虽然量子计算机可以让现在所有的加密算法崩塌,但它也将赋予人类新的密码方式,比如量子秘钥。它是一种可以对信息加密和解密的字符串,它们的存在只需要几个量子比特,成本非常低廉,而且在量子世界内也很难破解。