12月4日，《科學(xué)》雜志公布，中國(guó)研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建的量子計(jì)算機(jī)“九章”，實(shí)現(xiàn)了對(duì)玻色采樣問題的快速求解，其計(jì)算速度比目前最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)快一百萬億倍！
量子計(jì)算機(jī)刷屏全網(wǎng)
網(wǎng)友們都為之驕傲欣喜
但一打開文章
大部分朋友看完都只能留下一地問號(hào)：
“每個(gè)字我都認(rèn)識(shí)但……”
“量子計(jì)算機(jī)為啥這么快？”
別擔(dān)心！
這里有一份“小白”友好解疑書
深?yuàn)W的話咱們通俗地說
?。ū疚牟簧婕叭魏卫碚摴胶蛯W(xué)術(shù)探討……
因?yàn)樾【幰膊皇菍I(yè)的?。?/p>
0 1
量子計(jì)算機(jī)是計(jì)算機(jī)嗎？
首先，用一句話來概括什么是量子計(jì)算機(jī)：
量子計(jì)算機(jī)是一種使用量子力學(xué)的計(jì)算機(jī)，它能比普通計(jì)算機(jī)更高效地執(zhí)行某些特定的計(jì)算。
所以說，量子計(jì)算機(jī)是一種計(jì)算機(jī)，但它不是簡(jiǎn)單的“進(jìn)階版”計(jì)算機(jī)。和我們現(xiàn)在所理解的“電腦”差別很大——兩者的計(jì)算形式不一樣。
舉個(gè)例子：
如果經(jīng)典計(jì)算機(jī)是蠟燭，量子計(jì)算機(jī)就是電燈泡，二者都是為了發(fā)光，但是點(diǎn)亮方式不同、照亮范圍也有區(qū)別。即使你不斷改良蠟燭，也做不出來電燈泡。
目前的量子計(jì)算機(jī)使用的是如原子、離子、光子等物理系統(tǒng)，不同類型的量子計(jì)算機(jī)使用的是不同的粒子，這次的“九章”使用的是光子。
200秒只是短短一瞬，6億年早已是滄海桑田。
“九章”量子計(jì)算機(jī)是如何通過量子計(jì)算達(dá)到“超快”的計(jì)算速度的？
02
量子計(jì)算機(jī)如何“超快”計(jì)算？
量子計(jì)算機(jī)的“龐大儲(chǔ)存量”
首先來看一下，經(jīng)典計(jì)算機(jī)與量子計(jì)算機(jī)的儲(chǔ)存方式↓
經(jīng)典計(jì)算機(jī)
用一系列的0和1來存儲(chǔ)信息。0和1系列中的每個(gè)單位被稱為比特，一比特可以被設(shè)置為0或1。
量子計(jì)算機(jī)
量子計(jì)算機(jī)用量子比特來存儲(chǔ)信息。每個(gè)量子比特不僅能設(shè)置為1或0，還可以設(shè)置為1和0。
可以簡(jiǎn)單理解為，量子計(jì)算機(jī)每個(gè)單位儲(chǔ)存的信息更多。
這究竟是什么意思呢？
舉個(gè)例子：
-
請(qǐng)你想一個(gè)1到10之間的數(shù)字，然后用一只手表示出來。一只手每一次只能表達(dá)一個(gè)數(shù)字。
這就是經(jīng)典計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的根本規(guī)律。只不過計(jì)算機(jī)比我們的手指頭更快，但它的一個(gè)比特位，仍然只能存儲(chǔ)一個(gè)二進(jìn)制數(shù)。
但是，如果換成量子計(jì)算機(jī)，那表達(dá)數(shù)字的方式立即就被顛覆了。
-
再比如，一只手能表達(dá)出10個(gè)數(shù)字。但手伸出來之前，會(huì)表示哪個(gè)數(shù)字，是不確定的。
這正是量子計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)單元——量子比特的存儲(chǔ)方式。它儲(chǔ)存的不是具體的數(shù)據(jù)，而是所有可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)的出現(xiàn)概率。
手在伸出之前都具有不確定性。但量子比特將所有可以用這只手表達(dá)的數(shù)字，全部都疊加在一起了。你只用了一只手，就存儲(chǔ)10個(gè)不同的數(shù)字，每個(gè)數(shù)字出現(xiàn)的概率都是10%。
一只手能表達(dá)出的數(shù)字很有限，同時(shí)存儲(chǔ)10個(gè)數(shù)字，算不上什么神奇的事情。但不斷擴(kuò)大，10只手、100只手，都能夠全部疊加儲(chǔ)存到量子比特中，這就是量子比特的威力所在。
量子計(jì)算機(jī)因而能夠同時(shí)承載更多內(nèi)容。普通的計(jì)算機(jī)單元一次只能處理一個(gè)比特；量子計(jì)算機(jī)則可以一次處理1個(gè)“量子比特”，從而使處理速度大大提升。
量子世界本質(zhì)上是平行的
量子計(jì)算機(jī)不光有強(qiáng)大的儲(chǔ)存能力，它的并行計(jì)算的能力也十分強(qiáng)大。就像在房間內(nèi)開燈，光可以在一瞬間穿過墻壁上的所有縫隙。量子計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)行高速并行的量子計(jì)算，就是這個(gè)原理。
