
舉個(gè)例子:
假設(shè)有一個(gè)黑盒子,左邊伸出1000根電線頭,右邊也伸出1000根電線頭,但其實(shí)只有1根電線是連通的,請(qǐng)問,你該如何找到這根連通的電線呢?
答案需要嘗試1000×1000次,也就是要100萬(wàn)次才能找到答案。
但如果用量子計(jì)算機(jī)解決這個(gè)問題,就簡(jiǎn)單多了。

△量子計(jì)算機(jī)的實(shí)際操作過程
剛剛我們說(shuō)過,量子比特的存儲(chǔ)是所有可能的數(shù)字疊加在一起存儲(chǔ)的。那么從1到1000,其實(shí)就只是一組量子比特而已。也就是說(shuō),只需要一次計(jì)算,量子計(jì)算機(jī)就同時(shí)把所有的可能都考慮進(jìn)去了。它可以一次性地找到那根連通的電線。通過并行計(jì)算,實(shí)現(xiàn)了100萬(wàn)倍的效率提升。
這量子計(jì)算機(jī)到底怎么算,你看(mei)懂(kan)了(dong)嗎?
03
為何“九章”如此重要?
“九章”的問世是我國(guó)在量子科技領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)的又一飛躍,它的意義是多方面的。

首先是在計(jì)算機(jī)、IT和數(shù)學(xué)領(lǐng)域,如實(shí)現(xiàn)“量子計(jì)算優(yōu)越性”,在某個(gè)特定問題上的計(jì)算能力遠(yuǎn)超現(xiàn)有最強(qiáng)的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)。此外,它還可以通過量子計(jì)算機(jī)建立量子通信網(wǎng)絡(luò)和量子互聯(lián)網(wǎng)等。

其次,在實(shí)用性上,量子計(jì)算機(jī)有廣闊的空間和范圍,如密碼破譯、大數(shù)據(jù)優(yōu)化、材料設(shè)計(jì)等,都可以獲得量子計(jì)算機(jī)的支持,從而解決重大的國(guó)計(jì)民生問題,并產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。正如有科學(xué)家預(yù)言,量子計(jì)算機(jī)會(huì)被廣泛使用,甚至每個(gè)人都可以使用。

同時(shí),量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展,會(huì)為人工智能加持,從而減少AI應(yīng)用方面的錯(cuò)誤,并創(chuàng)造出允許早期診斷問題的智能系統(tǒng)。

值得一提的是,它還與藥物研發(fā)息息相關(guān)。如果運(yùn)用量子計(jì)算機(jī),只要其計(jì)算速度快過經(jīng)典計(jì)算機(jī)100~1000倍,就有可能讓篩選藥物前期分子的效率提高到90%以上,費(fèi)用也更為減少。不過,能否獲得真正有效的藥物分子,還要看后期的生物實(shí)驗(yàn)。
此外,量子計(jì)算機(jī)的快速運(yùn)算還有平常卻廣泛的運(yùn)用。例如,送貨車如何選擇最有效率的路線送貨,可以借助量子計(jì)算機(jī)的幫助。這也絕非“大材小用”。
04
量子計(jì)算離實(shí)用還有多遠(yuǎn)?
對(duì)于量子計(jì)算機(jī)的研究,本領(lǐng)域內(nèi)的國(guó)際同行公認(rèn)有三個(gè)指標(biāo)性的發(fā)展階段:
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第一階段,對(duì)于一些超級(jí)計(jì)算機(jī)無(wú)法解決的高復(fù)雜度特定問題實(shí)現(xiàn)高效求解,實(shí)現(xiàn)計(jì)算科學(xué)中“量子計(jì)算優(yōu)越性”的里程碑。
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第二階段,研制可相干操縱數(shù)百個(gè)量子比特的量子模擬機(jī),用于解決若干超級(jí)計(jì)算機(jī)無(wú)法勝任的具有重大實(shí)用價(jià)值的問題(如量子化學(xué)、新材料設(shè)計(jì)、優(yōu)化算法等)。
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第三階段,研制可編程的通用量子計(jì)算原型機(jī)。

經(jīng)典計(jì)算機(jī)從專用機(jī)發(fā)展到通用機(jī),走過了幾十年歷程,現(xiàn)在的量子計(jì)算機(jī)就還處在最早期的專用機(jī)時(shí)代。就算是最快的“九章”,也只跨越了第一階段。但不可否認(rèn),“九章”的問世是一個(gè)巨大的鼓舞,未來(lái)可期。
量子時(shí)代,你期待嗎?
