量子计算与量子计算机
量子物理告诉我们有测不准原理,而量子还有很多有意思的特性,比如量子的叠加态、量子纠缠等等。在计算机的发展的过程中,上个世纪研究者开始研究利用量子的特性来进行计算的可能性。
硬盘的磁极NS改变只能存储一种状态
量子比特可以同时存储多个状态,比如3位的量子比特,就可以存储8种状态
我们正在使用的计算机存储器,比如磁盘,用磁极的NS来代表0或是1两个状态。但是量子这里不是这样,量子叠加态的存在可以让它同时存储多个状态,比如磁盘上是非0即1,但量子比特可以同时存储0和1。如果一个量子存储器的位数很长,这里打比方是3位,那么传统的计算机只能表达101或是类似的一个数字,但在量子比特这里,是多个态叠加的,所以可以存储8位之内的多个数,以此为推论,如果量子存储器的位数够大,就能存储更恐怖的数,直到超过今天超级计算机的能力。
这让大规模的并行计算具有一定的可能性。这里要提到的是RSA加密算法。这个算法的原理很简单,用大质数做密钥,当数字足够大的时候,我们今天的传统计算机解密需要的时间会非常的长。比如要得到一个一百万位数字的密钥,过去的办法我们只能挨个试验,这让解密的过程非常慢,可能要几万年。但是量子计算力有个著名的Grove算法,可以一次搜索100万个数字,由于量子干涉会让上次的搜索影响下一次的结果,这样只要搜索1000次,就有一半的几率得到正确的结果,如果量子计算机可行,那么寻找答案的速度是几分钟。
这是巨大的进步。比如过去有个项目叫做Fold@home,要在自家电脑后台跑一个小程序进行蛋白质折叠寻找新药,用量子计算机就可以很快的得到所有折叠后的可能,这让药物研发的速度会大大加快。正源于此,对于量子计算的研究一直在进行中,不过直到几年前,都还是处于理论推导的状态。
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