量子计算机如何工作?
(弗拉基米尔_蒂莫菲耶夫/iStock)
量子计算机根据物体在被测量之前的状态概率(而不仅仅是 1 或 0)来执行计算,这意味着与传统计算机相比,它们有可能处理指数级更多的数据。
经典计算机利用物理状态的确定位置来执行逻辑运算。 这些通常是二进制的,这意味着其操作基于两个位置之一。 单个状态 - 例如开或关、向上或向下、1 或 0 - 称为少量。
在量子计算中,操作使用对象的量子态来产生所谓的量子态。量子比特。 这些状态是物体在被检测之前的未定义属性,例如电子的自旋或光子的极化。
未测量的量子态不是有一个明确的位置,而是以混合“叠加”的形式出现,就像一枚硬币在落在你手中之前在空中旋转一样。
这些叠加可以与其他物体的叠加纠缠在一起,这意味着即使我们还不知道它们是什么,它们的最终结果也将在数学上相关。
这些纠缠的“旋转硬币”的不稳定状态背后的复杂数学可以插入特殊的算法中,以快速解决传统计算机需要很长时间才能解决的问题……如果它们能够计算的话。
此类算法可用于解决复杂的数学问题、生成难以破解的安全代码或预测化学反应中的多个粒子相互作用。
量子计算机的类型
构建功能性量子计算机需要将物体保持在叠加态足够长的时间,以便对其执行各种过程。
不幸的是,一旦叠加态与测量系统一部分的材料相遇,它就会失去其中间状态,即所谓的中间状态。退相干并成为无聊的旧古典片段。
设备需要能够保护量子态免于退相干,同时仍使其易于读取。
不同的过程正在从不同的角度应对这一挑战,无论是使用更强大的量子过程还是寻找更好的方法来检查错误。
量子计算霸权
目前,经典技术可以管理交给量子计算机的任何任务。 量子霸权描述了量子计算机超越经典计算机的能力。
一些公司,例如 IBM 和 Google,声称我们可能很接近,因为他们继续将更多的量子比特塞在一起并构建更精确的设备。
并非所有人都相信量子计算机值得付出努力。 一些数学家相信有障碍这实际上是不可能克服的,使得量子计算永远遥不可及。
时间会证明谁是对的。
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