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量子计算机研发20年 刚进入它的“电子管时代”东北网社会新闻

2018年10月9日21时52分26秒| 发布者: 新曦| 查看: 3875| 评论: 0

量子计算机研发年刚进入它的“电子管时代”东北网社会新闻韩正甫说:“隶属中科大的中科院 ...

量子计算机研发20年 刚进入它的“电子管时代”东北网社会新闻 2018-10-08 08:55:35

韩正甫说:“隶属中科大的中科院量子信息重点实验室,现在正副教授就有多人,在读的博士生有人,博士后近位,一个团队里有很多不同的组,研究的事情虽然互相可以理解,但术业有专攻,比如‘做硅’的就会去研究曝光、清洗等等半导体行业关心的工艺;‘做光’的研究激光发生器、振荡器、光纤之类。”

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。

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”。

传统计算机存储的是“”。

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。

韩正甫说:“传统计算机是这么玩的:一排存储位写进去一个初值(比如)。接下来若干步操作,每一步存储器里边的数都变换成另外一组数。走完程序停下来,把里面的数读出来,比如,就是计算结果。”量子计算机同样如此。

时针可以指向零点(量子比特读数%是),或指向三点(读数%是)。或指向一点半(%是,%是),或指向任意一个角度。

量子很脆弱,动不动就会崩溃。

量子计算机:量子版的计算机

传统计算机存储的是“”。

而量子计算机里对应的是量子比特(Q-bit),那可能是自旋箭头向上或向下的一个电子,也可能是“立直振动”或“躺平振动”的光波……

所以量子比特是模糊的也是精确的:同一个数时而读出,时而读出;但多次去读,出现的概率会趋于一个定值,比如说%。

“别把量子计算机想成全新的系统,它就是经典计算机的扩展版,处处模仿经典计算机。”安徽问天量子科技股份有限公司首席科学家、中国科学技术大学中科院量子信息重点实验室韩正甫教授告诉科技日报记者。

补习一下高中物理:世纪初的实验发现,物质细小到极限,就无法被准确测量。因为测量意味着干涉,哪怕你只看一眼。当对象微小到了量子级别,它的状态会被观测彻底破坏。(顺便一说,“一触即溃”的效应被用于量子通信。用量子来承载密码,可以做到有人窃听这个密码信号,一定会被发觉。)这就叫“测不准原理”。东西越小,就越显得模糊。你去测量一个电子的位置,这次测出来在北京,下次测出来在天津。我们只能说一个量子“大概率在北京”,“大概率自旋箭头冲上”,“大概率平躺着振动”……

量子计算机的概念年代提出,投入研发年,迄今还没有一台真正走出实验室。但传说它(将来会)很厉害。谷歌、IBM、阿里巴巴和许多初创公司在竞争,想第一个实现“量子霸权”,也就是让量子计算机在一个计算任务中快过传统计算机。

但二十多年前Pete Sho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。

目前各大公司和研究机构仍在提升量子比特量——争取几十个量子同时稳定,别太快塌陷。超导机器为了让环境接近绝对零度,成本高达成百上千万美元。工程实验机在进步,但几时走到实用还不知道。

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)

“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。

韩正甫说:“传统计算机是这么玩的:一排存储位写进去一个初值(比如)。接下来若干步操作,每一步存储器里边的数都变换成另外一组数。走完程序停下来,把里面的数读出来,比如,就是计算结果。”量子计算机同样如此。

应该说,量子计算机刚进入它的“电子管时代”。

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”。

回顾年第一台计算机ENIAC,用了个电子管,那是一种抽成真空电子飞行其中的玻璃管。ENIAC重吨,每秒钟仅计算次。没有十多年后的半导体革命,就谈不上今天的电脑和手机。

才刚起步

但二十多年前Pete Sho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。

所以量子比特是模糊的也是精确的:同一个数时而读出,时而读出;但多次去读,出现的概率会趋于一个定值,比如说%。

才刚起步

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)。

粗浅了解一点量子计算机的原理后,你会发现其实它和我们熟知的电脑差不了多少。

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”。

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^∶。

补习一下高中物理:世纪初的实验发现,物质细小到极限,就无法被准确测量。因为测量意味着干涉,哪怕你只看一眼。当对象微小到了量子级别,它的状态会被观测彻底破坏。(顺便一说,“一触即溃”的效应被用于量子通信。用量子来承载密码,可以做到有人窃听这个密码信号,一定会被发觉。)这就叫“测不准原理”。东西越小,就越显得模糊。你去测量一个电子的位置,这次测出来在北京,下次测出来在天津。我们只能说一个量子“大概率在北京”,“大概率自旋箭头冲上”,“大概率平躺着振动”……

传统计算中,和叠加为,再叠加一个,得到。

所以量子比特是模糊的也是精确的:同一个数时而读出,时而读出;但多次去读,出现的概率会趋于一个定值,比如说%。

“国内从年代初开始量子光学研究。现在多了不少人,但还是个冷门。专业人才稀缺。”韩正甫说,“其实全世界人才都不够。所以谷歌花了几亿美元从加州大学圣芭芭拉分校挖了一个团队过来,主要研究超导量子计算机。”

所以量子比特是模糊的也是精确的:同一个数时而读出,时而读出;但多次去读,出现的概率会趋于一个定值,比如说%。

量子计算机:量子版的计算机

才刚起步

传统计算机存储的是“”。

时针可以指向零点(量子比特读数%是),或指向三点(读数%是)。或指向一点半(%是,%是),或指向任意一个角度。

这些概率,是可以多次测量确定的,虽然单次测量的读数不一定。

虽然无数次听过量子计算机的大名,但就像所有带“量子”两字的概念,人们大多不甚了然。


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