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面對氣候變化等生存危機,也許我們只是需要一臺量子計算機

文章來源:造就田曉娜2020-07-29 09:19

強大的量子計算機

 
1981年5月6日,量子力學界的領軍人物理查德·費曼(Richard Feynman)在加州理工學院演講時,提到了模擬自然的問題。
 
量子力學研究的是物理學極微觀層面發生的奇怪現象。在亞原子層面,自然不再遵守我們熟悉的法則。電子和光子有時像波,有時像粒子。被測量前,它們甚至可以同時處于兩種狀態,或者同時出現在兩個地方——這種現象被稱為量子疊加。
 
費曼是第一個意識到其中意義的人。如果想精確地模擬物理、化學或其他任何既復雜又微小的東西,必然需要一個遵循量子力學定律的設備。這對傳統計算機來說是個難題。
 
傳統計算機的單位是比特——開的位置用“1”表示,關的位置用“0”表示。你訪問的每一個網站,玩的每一個電子游戲,觀看的每一個視頻,本質上都是由0和1組成的。但是比特非黑即白,要么是0要么是1,這意味著一些看似簡單的問題對傳統計算機來說非常復雜。
 
“比如說,我們想從英國到美國的14個城市,需要找出最佳路徑——我的筆記本電腦可以在一秒鐘內做到這一點,”威廉·赫爾利(WilliamHurley)解釋道,他是Strangeworks公司的創始人,該公司旨在實現量子計算。“但如果我用同樣的算法,用同樣的筆記本電腦,計算去22個城市的最佳路徑,那將需要2000年。”
 
想找到最佳路徑,傳統計算機必須檢查每一條可能路線——去11個城市的可能路線有2千萬條,12個城市有2.4億條,15個城市超過6500億條。每增加一個變量,可能性成倍增長。
 
2012年,澳大利亞研究人員發明了一種由單個原子組成的晶體管,可以在兩種狀態之間切換,表示1和0。從那以后,除了進入量子領域,計算機就沒有別的出路了。
 
 
在微軟的雷德蒙德園區,一個精密的烙鐵將量子元件固定在一塊電路板上
 
1985年,牛津大學物理學家大衛·多伊奇(David Deutsch)發現,量子計算機遠比物理模擬器更強大。比特只能是1或0,而量子比特可以是1或0,也可以同時是1和0。
 
多伊奇認為,利用量子力學的不確定性,量子計算機可以同時并行地嘗試每條路徑,不用像傳統計算機那樣依次嘗試。
 
1994年,牛津大學量子物理教授阿圖爾·埃克特(Artur Ekert)在國際原子物理學會議上發表了演講。他第一次將量子計算分解成基本的組成部分,并將其與傳統計算機進行了類比,描述了建造量子機器所需的開關和邏輯門類型。
 
埃克特的演講為量子競賽打響了發令槍。
 
“這次會議開啟了一場雪崩。突然之間,計算機科學家們開始談論算法;原子物理學家看到了他們的用武之地。后來這場雪崩蔓延到其他領域,開始加速發展,最后變成了你現在看到的這個行業。” 內.容.來.自:中`國`碳#排*放*交*易^網 t a np ai f an g.com

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