四)量子计算机的技术原理
量子计算机,主要通过“同源粒子对”来发生。
这是量子力学中的一种原理。
通过在虚空中产生一对“同源粒子”。则除了能量之外,其他任何物理学常数都守恒。相加必为零。
包括但不限于二者电荷,动量,角动量,自旋,费米数,宇称…………
现代物理实现,一般选择“自旋”这个量,因为实验好操纵一点。
然后把同源粒子,一个放在A容器,一个放在B容器。
A容器中的粒子,你可以尽情地蹂躏它。对它进行各种运算。
AND,OR,NOT,XOR,所有二进制算法都可以。
经过了很长一段时间操作,X变成了f(x)
然后你再用“指定结果”去冲容器A。强行规定f(x)=1
另一个容器中,B会自动失去量子态。固定在某个值:“假如f(x)=1,请回答x应该是多少”。
上面这一段话,已经很拗口了。可是你有没有仔细想一想,他真正的问题出在哪里。
他只有1个bit!
我们搞了那么大的工程,其实操纵的却只有一个1bit,只有微不足道的信息。
好了,现在搞复杂一点。我们搞4个bit。
一次性产生4个同源例子,abcd和-a,-b,-c,-d
第一组关在笼子A里面,进行各种复杂操作。
等运算完了,打开笼子B 。就回答了“若f(x)=0110,x应该是多少的问题”。
同时,4个粒子之间,也可以进行一些更加复杂的操作。
例如第一列和第二列互换。
人类的第一个“量子计算机”雏形。大约一直到2005年左右才完成。当时的处理能力,就是1bit。
此后,过了五年,2bit。
再过五年,4bit。
今天中国在“量子计算机”处于相对领先的位置。计算能力是多少呢。
坐好了,别跌下。
10bit。
也就是说,今天我们可以搞一个“X”的神谕。只要你告诉我f(x)的目标值,我可以立刻告诉你x应该是多少。
但是这个x,仅限于1~1024之间的某个数字。
你掰着指头算。
过一会也算出来了。
量子应用大事记
1982 年,诺贝尔奖获得者理查德· 费曼提出 " 量子计算机 " 的概念。
1994 年,贝尔实验室的专家彼得· 秀尔证明量子计算机能够完成对数运算,且速度远胜传统计算机。
1997 年,科学家首次用一对纠缠光子实现了量子信息传输。
2005 年,世界第一台量子计算机原型机在美国诞生,基本符合了量子力学的全部本质特性。
2007 年 2 月,加拿大 D-Wave 系统公司宣布研制成功 16 位量子比特的超导量子计算机。
2007 年,维也纳大学的安东· 齐林格和他的同事们用一对纠缠光子在加那利群岛的两个岛之间传输了一份量子信息,传送距离超过了 143 千米。
2010 年 1 月,美国哈佛大学和澳洲昆士兰大学的科学家利用量子计算机准确算出了氢分子所含的能量。
2010 年 3 月,德国于利希研究中心发表公报:该中心的超级计算机 JUGENE 成功模拟了 42 位的量子计算机。
2010 年,中国科大—清华大学联合小组成功实现了当时世界上最远距离的量子态隐形传输,传输距离达 16 公里。
2012 年 3 月,IBM 做到了在减少基本运算误差的同时,保持量子比特的量子机械特性完整性。
2015 年 7 月,中国科学院与阿里巴巴集团旗下阿里云共同成立 " 中国科学院 - 阿里巴巴量子计算实验室 ",开展在量子信息科学领域的前瞻性研究。
2016 年 8 月,我国自主研制的世界首颗量子科学实验卫星 " 墨子号 " 成功升空。
2017 年 3 月,马云宣布启动阿里巴巴的 "NASA 计划 ",并说 " 现在所研究的目标是为了解决 10 年、20 年后的困难。
2017 年 5 月 3 日,首个国产量子计算机能力超过早期经典计算机 [2]
顺便回答一个问题,类似于f(x)= x^2 - 5x + 6
F(x)=0,求x是多少。
这种初中生都会算的一元二次方程,任何人都知道X=2,或者X=3
但是如果你用“量子计算机”去算,答案是X=2,还是3呢。
答案是,二者都有可能。
一般量子计算机算题,需要重复做十几次,几十次。然后选出现频率最大的那个为准。
再譬如说,“下围棋赢李世石362目”,这种问题怎么解答呢。
答案是,跳不出X。还是混沌量子态。