量子讲堂第九期:当量子力学与电子计算机相遇,于是就诞生了量子计算机,那么我今天就和大家聊一聊量子力学与计算机究竟能擦出怎样的火花?量子计算机究竟是怎么运作的?其实量子力学并不深奥,我们身边无处不存在着量子力学。

首先来说电子计算机在处理信息上都是采用2进制,也就是1、0,计算机的最小单位是比特,因为计算机是二进制,所以这一比特要么就是1,要么就是0,不存在其他的选项,例如信息:1010,其中就包含了4个比特,8个比特组成1B,1024B等于1K,1024K等于1M,1024M等于1G以此类推,因为计算机中信息流存在最小的单位—比特,那么计算机处理信息就是可以量子化的,这个最小单位比特就是计算机处理信息的量子,我们将比特成为量子比特。

在传统计算机中,每一个比特都要对应一个具体的数(1或0),但是如果我们从量子力学的角度来思考这个问题,我们就会有全新的发现:在量子力学中,任何微观粒子、量子在没有被观测之前都处于多种状态的叠加,也就是说微观粒子、量子在没有被观测之前都是无法确定的,那么在计算机的信息处理中,比特作为量子的存在,在没有被观测之前也是不能被确定的,也就是说比特没有被观测之前可能是1、可能是0、也可能是既是1、又是0,这个可以参考量子力学著名的思想实验:薛定谔的猫,既然在量子力学中箱子里那只即死又活的猫是成立的,那么计算机中比特既是1、又是0也是成立的。

在传统计算机中,假设我们读入了一个10比特的信息,那么我们得到就是一个10位的二进制数,但是在量子计算机中则完全不一样,因为每个量子比特都处于1或0的叠加态,所以当我们读入一个10比特的信息时,我们计算器处理的就是2*10²个10位二进制数了,量子计算机凭借着量子不确定性使计算机的信息处理能力、速度得到了极大的提升,量子计算机可以快速、有效的分解信息,假设我们要计算一个250位的数字,那么正常的计算器可能需要几百万年的时间,可能还没有等到计算机将结果计算出来,地球都已经灭亡了,但是如果使用量子计算机的算法,计算一个250位数的信息仅仅需要几分钟的时间。

所以说其实量子计算机的运行原理并不复杂,它仅仅是依赖量子不确定性的基础方程,在数学模型的基础上建立起来的,而且量子力学不仅仅使计算机的效率等到了极大的提成,在量子通讯、超导体制造、微小电路开关、甚至一切有关电子产品的方面都有量子力学的贡献,虽然量子力学的基础是基于微观粒子的不确定性,量子力学是在粒子概率云上建立起来的,但是它为整个人类做出的贡献却是实实在在的。

电子计算机和量子力学,通俗讲解一下量子计算机究竟是怎么运作的?其实量子力学并不深奥...相关推荐

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