什么是量子计算机?

现代计算机时代始于 1977 年个人计算机的引入。那一年可以购买的预组装个人电脑只有三台,其中包括 Apple 的 Apple II、Tandy Radio Shack TRS-80 和 Commodore Business Machines Personal Electric Transactor(简称 PET)。今天,很难计算来自众多制造商的具有所有不同可定制规格的各种计算机型号。我们口袋里的智能手机也会增加这个数字。许多个人、企业和政府在几乎所有通信方面都依赖计算机,但随着量子计算和量子计算机的引入,传统计算机可能很快就会过时。

什么是量子计算机?

什么是量子计算机:目录
什么是量子计算?
什么是量子计算机?
什么是量子霸权?
量子计算将推动人工智能
量子计算机何时可用?

什么是量子计算?

量子计算的创新、潜在力量和好处令人兴奋不已。量子计算利用量子力学的思想来增加和提高计算机的处理能力。量子计算的潜在力量可以支持数据分析师更快地解决某些计算问题。在某些情况下,量子计算可能比超级计算机更有益。那么,量子计算机是如何工作的呢?我们什么时候才能拿到一个?

什么是量子计算机?

量子计算机这个词有点误导。我们将计算机与台式机、笔记本电脑甚至智能手机联系在一起。所有这些设备(甚至是世界上最快的超级计算机)都使用相同的基本规则。量子计算机则大不相同。传统的“位”将信息存储为 0 或 1。一个量子位或“量子位”可以同时将信息存储为 0 和 1。

与量子比特相比,传统比特的一种解释是甜甜圈的例子。假设一个甜甜圈代表一个传统的位。磨砂面代表 1,素面代表 0。传统的位可以读作 0 或 1。现在想一想这个在旋转的绳子上的甜甜圈。旋转的甜甜圈代表了量子计算机中所谓的“叠加”。在这种叠加中,量子比特可以被认为是 0 和 1 的组合。

量子计算机可以以不同的方式构建,这意味着量子计算机的外观可能会有很大差异。可以使用钻石、光子(光)和俘获离子(带有净电荷的原子)来构建量子计算机。也许建造量子计算机最流行的方法是使用超导体。谷歌和 IBM 都在开展一个使用超导体和量子芯片构建量子计算机的项目。这个版本的量子计算机将超导体和量子芯片安装在一个看起来像枝形吊灯的大型基础设施中。该基础设施用于冷却超导体和量子芯片,但也用于操纵和控制它们。

量子计算机有可能比现有的任何超级计算机都更强大。量子计算机领域的发展和创新因其潜在的力量而继续成为焦点。包括银行信息、政府数据和个人信息在内的全球数据使用一种加密方法来保证所有这些数据的安全。量子计算机可以轻松解决这些加密问题,这使得寻找加密数据的新方法变得更加重要。量子计算的创新不仅是有益的,而且这些创新对于保护世界上的重要数据可能至关重要。

什么是量子计算机?

什么是量子霸权?

量子霸权这个词可能会让人很困惑,但它的概念很简单。世界上目前最先进的超级计算机仍然有其局限性。经典计算机无法在可行的时间内解决一些方程和问题,而这对问题有很大的帮助。量子霸权的概念证明,即使是最先进和最顶级的超级计算机,量子计算机也可以并且将超越和量化。如果量子计算机能够解决经典计算机(超级计算机)无法解决的这些问题,那么它就证明了量子霸权的概念。

取决于你问谁,量子霸权的概念可能已经被证明了。2019 年,谷歌在科学杂志《自然》上发表的一篇文章中宣布,它已经实现了量子霸权。声明称,该公司的 54 比特 Sycamore 处理器能够在 200 秒内完成计算,而这将花费世界上最快的超级计算机 10,000 年的时间来计算。IBM 还声称,他们的超级计算机不需要 10,000 年,而只需两天半即可完成同样的计算。尽管存在分歧,但许多研究人员接受了谷歌关于量子霸权的主张。

量子计算将推动人工智能

人工智能是一种技术,在许多不同行业的许多不同方面都发挥了重要作用。它被用于 IT 和技术行业、医疗和保健行业、教育、制造以及数据中心运营。人工智能利用计算机和机器以与人类思维相同的方式解决问题并做出决策。人工智能还封装了机器学习,通过学习和利用知识来帮助机器模仿人类的智能行为,从而在未来做出更好的决策。

人工智能和量子计算都是具有无限潜力和可能性的变革性技术。我们甚至还没有接近发挥人工智能的潜力,因为我们仍然缺乏所需的技术进步。如果我们要实现研究人员希望实现的人工智能潜力——量子计算的进步和创新很可能首先需要发生。量子计算机将能够提供所需的计算能力提升,这将使人工智能成为我们认为可能成为的样子。

量子计算机何时可用?

研究人员仍在开发量子计算技术,但去年量子计算领域出现了巨大的增长。IBM 生产了 127 量子比特的 Eagle 处理器,谷歌宣布了量子霸权,霍尼韦尔量子解决方案和剑桥量子展示了实时纠错和突破性算法,这使得量子机器可以用更少的量子比特进行更大量的计算。

什么是量子计算机?

一家名为 SpinQ 的中国初创公司于 2011 年首次以 1000 万美元的价格推出了一款商用量子计算机。它最近宣布了一个更简化的版本,售价约为 5000 美元。这是研究实验室和大学中发现的量子计算机的缩小版本,但它可以为非常富有的爱好者提供拥有历史上第一台量子计算机的方法。

这个特殊的量子计算机桌面重 121 磅,使用核磁共振技术,将分子捕获在强大的磁场中,并用无线电频率脉冲对其进行爆炸,以改变单个原子的自旋状态。这台量子计算机也没有使用过冷超导磁体,而是使用仍然产生强磁场的永磁体。

我们仍处于将量子计算机引入大众的早期阶段,但该领域的技术创新正在引发极大的兴奋。量子计算和量子计算机将把世界带入下一阶段的技术进步,它可能很快就会使我们的传统计算机和加密策略过时。

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文章标题:什么是量子计算机?

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