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现实中受限于经典计算机的逻辑电路,这个想法无从实现,但量子计算机可以实现。
这完美契合量子力学,也是量子计算机研发的最基本原理。
量子力学可以用一个幺正变换来表示计算机的计算过程。
经典计算机中,基本信息单位为比特,运算对象是各种比特序列。
量子计算机中,基本信息单位是量子比特,运算对象是量子比特序列。
两种计算机运算对象名称差距不大,本质差距却非常大。
量子比特序列不但可以处于各种正交态的叠加态上,而且还可以处于纠缠态上。
这些特殊的量子态,提供了量子计算机最根本的并行运算能力。
量子计算机运算数据过程中,可以做任意的幺正变换,在得到输出态后,进行测量得出计算结果。
量子计算机对每一个叠加分量进行变换,所有这些变换同时完成,并按一定的概率幅叠加起来,给出结果,这种计算称作量子并行计算。
量子计算机最根本的能力,就是具有庞大的并行计算能力。
经典计算机只能按照顺序进行计算,这是受限于经典计算机完成逻辑运算的最基本结构,计算机的逻辑电路。
与或非三个门逻辑组成的逻辑电路,只能按照基本顺序进行加法运算。
星火科技盘古二号超级计算机需要运算100年的数据。只需要30量子比特的量子计算机运算24小时。
量子计算机除了进行庞大的并行运算。它还可以模拟量子现象。
世界从本质上来说,就是由一个个量子组成,可以模拟量子现象,量子计算机就能模拟现实任何现象。
这个效果是经典计算机达不到,人工智能墨子演算一个科学实验,它本质上是进行大数据对比,找到最可能的结果。
量子计算机却不一样,一旦研发出真正可用的量子计算机,量子模拟可以999999模拟出实验能达到的现象。
甚至是模拟出一直不存在的极端环境,实验可以实现的现象。通过量子模拟的实验,只要条件符合,它在现实中一般可以复现出来。
但使用这个功能,需要庞大的运算能力,一个草履虫就是由天文数字般的量子组成,想要对它进行模拟,那产生的数据超乎人们想象。
当使用量子模拟功能计算草履虫,必须要计算组成草履虫每一个量子的形态和运行轨迹。
把这个化为数学问题,就变成计算庞大的希尔伯特空间。它将会产生不切实际的天文数字。
有且只能有量子计算机,可以处理这么庞大的数据。
周宇和田开院士走到量子计算机实验室,他感慨道:“量子理论太复杂,我也只知道一谐显的理论,太深的理论根本就无法弄懂。
量子力学堪比高等数学,它是极为抽象的学科,如果没有高度抽象思维,根本无法理解他。
我真佩服田院士,您都这么大岁数,重新学习量子力学,还能取得这么大的成果。”
田开院士谦虚的说道:“我对量子力学只是略懂,我在量子力学领域的知识储量,还真不如我们实验室的年轻科学家。
比如我们量子计算机实验室主管张伟,他就师从我国量子科学领域顶级专家潘建伟院士。
他的知识储备比我还好,量子计算机绝大部分成果,都是他研发出来。”
田开一点也不居功,他对于量子计算机的贡献,只不过是提出组建这个项目,招聘人才运行这个项目。
他起到统筹作用,特别是负责与魏天鹏等量子算法开发者进行洽谈。
田开院士笑着说道:“周总,其实只是了解量子力学,而不深入研究它,不怎么费劲。
我用一个小故事,帮助你来理解量子力学。
假想一个放置在磁场中的原子,它像陀螺一样旋转,于是它的旋转轴可以不是向上指,就是向下指。
常识告诉我们,原子的旋转可能向上也可能向下,但不可能同时都进行。
但在量子的奇异世界中,原子被描述为两种状态的总和,一个向上转的原子和一个向下转的原子的总和。
在量子的奇妙世界中,每一种物体都被使用所有不可思议状态的总和来描述。
这也是量子力学一个著名的问题,薛定谔的猫。”
“薛定谔的猫,这是一个很著名的思想实验。”
周宇脸上露出笑容,走进量子计算机实验室,他不需要深刻理解量子理论,只要知道哪种理论是正确,并支持走在正确道路上的科学家。
判断正确的道路,这对其他人很难,但对周宇一点不难,他脑海中的科技树,完全能告诉他,哪个道路正确。
第232章量子相干球
周宇走进量子计算机实验室,他知道量子计算机原型机已经研发完成。
量子计算机原型机能实现量子计算机预计的各种功能,量子计算机项目可以宣告成功。
他们研发的量子计算机只是30量子比特。
这只是勉强可用的量子计算机,今后量子计算机实验室,将会研发成百上千量子比特的量子计算机。
周宇来到一个占地500平方米的无尘实验室,一个巨大设备横卧在实验室中央。
中心是一个直径两米的巨大圆球,它最为显眼,也有很多研究员围着它看参数,一看就是量子计算机最核心的设备。
实验室左上方是一个盘旋的管道,它很像是大型蚊香放在地上。
实验室右面放着一排闪烁着灯光的柜子,这些柜子几乎占据实验室四分之一的位置。
周宇直接向大圆球边上,年纪和他差不多大的青年人走去。
这个青年人留着板寸,穿着实验室防静电白大褂,紧盯着大圆球展示出来的数据。
这个人就是量子计算机实验室主管张伟,潘院士的得意门生。
他因为交友不慎患上艾滋病,主动从中科院下属实验室辞职,再来星火科技科研中心治病的过程中,与科学家们熟识。
张伟被田开院士招聘到量子计算机实验室,很快凭借他的本事,成为量子计算机实验室的领头羊。
田开院士走过去说道:“张伟,你给我和周总介绍一下量子计算机。”
“周总好,田主任好。”
张伟指着身边的巨大圆球介绍道:“这个设备是量子计算机最核心的量子相干球。”
量子计算最本质的特征为量子叠加性和量子相干性。
量子计算机对每一个叠加分量实现的变换,相当于一种经典计算,所有这些经典计算同时完成,这就是量子计算机的量子并行运算。
无论是量子并行计算还是量子模拟计算,本质上都是利用了量子相干性。
张伟自豪的说道:“众所周知,量子计算机能实现它的功能,就依靠量子相干性。
但在实际系统中量子相干性很难保持。
在量子计算机中,量子比特不是一个孤立的系统