“量子計算機”是一種有潛力擁有遠優(yōu)于傳統(tǒng)計算機的性能的技術(shù)。美國谷歌公司2013年5月16日宣布，將與美國航天局聯(lián)手購入一臺D－Wave 2量子計算機，并建立量子人工智能實驗室（Quantum Artificial Intelligence Lab）致力于借助量子計算推動人工智能領(lǐng)域的諸多課題。到2015年QuAIL（量子人工智能實驗室）裝備了 新一代量子計算機D-Wave 2X。D-Wave 2X宣稱，“組合優(yōu)化問題”的求解速度令人驚訝的可以比現(xiàn)有計算機快一億倍。
但是，“什么是量子計算機？”“與傳統(tǒng)計算機有什么不同？”本文將回答關(guān)于這種量子計算機的這些問題。
長期以來，人類的技術(shù)一直是依靠火和冷兵器。
但現(xiàn)在它們正在轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電廠和核武器。
但是人類的大腦已經(jīng)取得了進步。
自20世紀60年代以來，機器不斷進步，逐年變得更小，更強大。
但它也有物理上的限制。
“太小了”會發(fā)生什么樣的問題？現(xiàn)在讓我們從基礎(chǔ)上解釋了這個問題。
計算機的組件很簡單，它由存儲，計算和控制設(shè)備組成。
一些計算機包括芯片模塊，基礎(chǔ)模塊，邏輯門和晶體管。
晶體管是一個簡單的開關(guān)......
我正在允許和阻止信息。
流經(jīng)它的“信息”是數(shù)據(jù)的最小單位“Bit”......
它采用值 0 或 1。
一個位只能表示0或1，但如果有兩個或更多，則可以表示更復(fù)雜的信息。
邏輯門是執(zhí)行簡單操作的部分。
例如，如果一切都是1，則AND門發(fā)送1 ...
除此之外，發(fā)送0是一件非常簡單的事情。
但是，如果進行這種組合，則可以進行加法...
因為加法乘法也是可能的，所以每次計算都是可能的。
只有一組簡單的計算。
因此，似乎7歲的孩子聚集在一起并進行計算。但是，隨著數(shù)量的增加，就可以玩物理和塞爾達傳說等游戲。
當材料變小時，量子的性質(zhì)就出現(xiàn)了。
晶體管是電開關(guān)。
電流是電子的運動，開關(guān)阻擋這種流動。
當前晶體管的尺寸為14納米。
這是HIV病毒大小的八分之一...
只有紅細胞的五分之一。
當它變小到這個尺寸時，通過電子隧道效應(yīng)
電子將穿過絕緣層。
因此不能在量子世界中使用普通的物理學(xué)，我不能使用機器。
技術(shù)已經(jīng)達到了物理學(xué)的極限。
為解決這個問題而設(shè)計的一臺新機器就是量子計算機。
在傳統(tǒng)計算機中使用BITS的地方......
量子計算機使用量子特性，基本信息單位是量子比特（qubit），用兩個量子態(tài)│0>和│1>代替經(jīng)典比特狀態(tài)0和1，似乎接近光子的極化狀態(tài)。
量子比特不能以一種狀態(tài)存在，而是可以同時存在于兩種狀態(tài)中......
這個稱之態(tài)疊加。
在光子通過偏振片的那一刻，確定它是垂直偏振還是水平偏振。
除非觀察到，否則量子比特被認為同時為0和1。
有人觀察時才確定的疊加態(tài)。
通常，當用4位表示信息時......
只能代表16種方式中的一種。
但是有了量子比特...
您可以同時表示所有 16 條街道。
這種增長是指數(shù)級的，可以使用20個量子比特并聯(lián)100萬條線。
有一種進一步的現(xiàn)象叫做量子糾纏。這意味著即使兩個量子位是分開的......
它是一種同時變成相同狀態(tài)的現(xiàn)象。
通過這樣做，您只需查看一個狀態(tài)即可了解另一個狀態(tài)。
但是，量子比特的操作是困難的。
在邏輯門中，我在一個輸入上有一個輸出...
在量子計算機的量子門中，輸入旋轉(zhuǎn)...
另一個疊加顯示為輸出。
當輸入放入量子位時，穿過量子門并觀察它......
所有可能的計算都在那里同時完成。
但是，我想要求的結(jié)果是其中之一，所以我很難找到它。
但是，如果你很好地利用了量子的本質(zhì)，你將能夠超快地計算出來。
我們在生活中不需要量子化，但在某些領(lǐng)域它可能很重要。
數(shù)據(jù)庫搜索就是一個例子。
傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫搜索需要參考所有元素，所以如果你試圖檢查你最喜歡的口袋妖怪，例如......
由于有必要逐個引用數(shù)據(jù)，例如“這也是不同的，這也是不同的”，因此需要時間來顯示。
另一方面，在量子算法中...
通過平方根時間進行搜索成為可能。
換句話說，花費100萬秒（約12天）的搜索將僅在1000秒（16分40秒）內(nèi)結(jié)束。
信息安全是最重要的事情。
目前，互聯(lián)網(wǎng)和銀行通過使用公鑰加密來加密和保護信息。
但是，如果進行計算，則可以解密公鑰加密。
這是一種在傳統(tǒng)計算機上需要數(shù)年的計算...
有了量子計算機，你可以在一瞬間完成。
量子計算機也可用于模擬。
模擬是一個需要大量計算的領(lǐng)域...
它將有助于分子結(jié)構(gòu)等的分析，
當然你可以用它來研究量子力學(xué)本身......
醫(yī)學(xué)也將取得巨大進步。
量子計算機可能不是一種工具，而是一場革命。
“技術(shù)有限制嗎？”
答案是“我不知道我是否嘗試過”。
