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量子计算:1秒完成传统计算机100年的任务量

减小字体 增大字体 作者:admin  来源:本站整理  发布时间:2018-1-10 21:59:19


经典计算机需要100年才能破译的密码,量子计算机用1秒钟就能搞定。

我国科学家也加快了研发步伐,中国科学技术大学潘建伟与陆朝阳课题组于2017年成功研制出世界首台超越早期传统计算机的量子计算机。也正是看到了这样的“洪荒之力”,各大巨头开始入局量子计算。2017年底,IBM称已成功研制出50个量子比特的量子计算处理器样机。据报道,谷歌正在研究49个量子比特的芯片,英特尔、微软也加大了对量子计算的投入。

“量子计算力”正缓缓袭来。

“量子计算将成为第四次工业革命的引擎。”近日,中国科学院物理研究所研究员、北京凝聚态国家实验室常务副主任和首席科学家丁洪在接受科技日报记者采访时表示,就像1947年诞生的三极管一样,量子计算或成为下一代颠覆性技术。

“不明觉厉”的量子计算到底是什么呢?

突破传统计算瓶颈

从1970年到2005年,计算机的发展正如摩尔定律预测的一样,每隔18个月,集成电路上可容纳的元器件数目约增加一倍,计算机的计算性能也提升一倍。

“但2005年以后这种趋势就开始放缓。”丁洪介绍,目前晶体管已进入了纳米尺度时代,摩尔定律逐渐失效。

计算机发展的瓶颈主要有两个。首先,随着晶体管体积不断缩小,计算机可容纳的元器件数量越来越多,产生的热量也随之增多。其次,随着元器件体积变小,电子会穿过元器件,发生量子隧穿效应,这导致了经典计算机的比特开始变得不稳定。

什么是隧穿效应?丁洪打了一个比方。“就像穿墙术一样。在宏观世界,跳高运动员如遇到障碍,可以自己跳过去。但在量子世界,不需要这么高超的技巧。遇到障碍,可以穿过去。只不过,物质本身要足够小,障碍要足够薄。”他说。

量子计算机的出现,巧妙地解决了计算机发展的瓶颈问题。丁洪说,从原理来看,量子计算机是可逆计算机,不会丢失信息。经典计算机则是不可逆计算机,不可逆计算过程中每个比特的操作都会有热损耗。

“但量子计算机不会取代经典计算机。”丁洪说,两者的应用对象不同,互为补充,它们的关系就像白炽灯和激光一样。白炽灯和激光都能发光,具有相关性,但我们并不用激光替代白炽灯去照明,量子计算机也是如此的。

颠覆常识的量子世界

量子物理看似高冷,却早已走进我们的生活,像手机、计算机、LED等都用到了量子物理相关技术。“原子、光子、电子都是量子。”丁洪说,量子是构成物质的基本单元,是能量的最基本携带者。量子叠加和量子纠缠是量子物理区别于经典物理的地方。

什么是量子叠加?丁洪举了个例子,在经典物理中,从宏观角度来

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