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一分钟破解你全部密码 量子计算可以掌控未来

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教你如何看懂量子计算

现代技术发展的速度总是超过人们的想象,技术发展的方向也将人们的生活带向一个新的层次。在今年CES展上,因特尔宣布了自己的研究成果,一块49个量子位的量子芯片,而后三月,谷歌宣布了一块拥有72个量子比特的量子芯片,并且表明能够进行实际运用,5月阿里达摩院也不甘示弱,推出了自己的量子电路模拟器“太章”,一时间量子计算的概念进入大众视野,成为了焦点话题。

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什么是量子计算?根据维基百科的解释,根据量子力学现象进行计算即为量子计算。谈到量子计算,就必然绕不开两点,叠加和纠缠。与传统计算机基于晶体管的二进制不同,传统计算机的二进制数字总是确定状态的“0”或“1”,而量子计算使用的是量子比特,并没有固定状态,我们可以借用一个著名的实验“薛定谔的猫”来描述这一现象。

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在箱中放置一只猫和连接毒气的放射物,箱中的放射性物质有50%概率衰变释放毒气杀死猫,但也有可能不会衰变使得猫活下来。在不打开箱子的情况下,如果按照传统计算机的角度,猫要么死了要么活下来,必然是二者中确定的一方。但是以量子计算的角度,猫可以既死既活,处于二者混合的状态,这就是叠加状态。

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量子纠缠

量子纠缠实际上是两个在叠加态中的粒子相互影响的现象,值得注意的是,这两个粒子在空间上距离可能会隔很远,但是双方中间一旦一方被测定,与之纠缠的一方的状态也会被确定下来。

传统计算机的基本单位比特(bit)拥有确定的状态,要么“0”,要么“1”,而量子计算的基本单位为量子比特或称为量子位(Qubit),可以同时存在“0”和“1”两种状态,如果拥有4个比特,那么传统计算机也只是存储2^4中的一个,如果拥有4个量子比特,那么能够存储的信息为2^4个,计算能力直接呈指数级增长,运算能力相当于传统计算器运算2^4次,效率将大大增加。

得益于量子叠加和纠缠,量子计算能够保持超高速度来进行并行运算,对于大批量数据结果运算能够保证高效完成。不过需要注意的是如果没有与之对应的量子算法,量子计算机的实力是难以全部发挥的,而且只有部分算法可以进行加速,因此传统计算机与量子计算机处于相辅相成的关系,并非只是新技术完全取代传统的过程。

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