量子力学与计算速度-量子力学与计算速度有关吗
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为什么量子计算机可以“超快”?
想象一串原子排列在一个磁场中,以相同的方式旋转。如果一束激光照射在这串原子上方,激光束会跃下这组原子,迅速翻转一些原子的旋转轴。通过测量进入的和离开的激光束的差异,我们已经完成了一次复杂的量子“计算”,涉及了许多自旋的快速移动。
量子计算机的速度与传统计算机相比,就像飞机与自行车的差别。例如,求解一个涉及亿亿亿个变量的方程组,使用目前世界上最快的“天河二号”超级计算机需要100年,而一台万亿次的量子计算机只需0.01秒。 直到这台原型机的出现,量子计算速度超越经典计算机一直只是理论上的预测。
传统计算机随着处理数据位数的增加所面临的困难线形增加,要分解一个129位的数字需要1600台超级计算机联网工作8个月,而要分解一个140位的数字所需的时间要几百年。但是利用一台量子计算机,在几秒内就可得到结果。体积小,集成率高。
被称为人类科技的极限的量子计算机,计算速度有多快?
量子计算机运行速度已达10个比特,也就是每次能做出***次运算,随着量子计算机的进一步研发,速度会更快。量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息,运行的是量子算法时,它就是量子计算机。
量子计算机的运算速度是传统计算机无法比拟的。根据理论预测,量子计算机能够以惊人的速度解决复杂问题。例如,在GHz时钟频率下,一个具备亿亿亿变量求解能力的量子计算机预计仅需10秒钟即可完成任务。量子计算机的潜力巨大,一个拥有100个光子的设备每秒可执行高达1万亿次的运算。
根据理论预计,求解一个亿亿亿变量的线性方程组,利用GHz时钟频率的量子计算机将只需要10秒钟的计算时间。拥有100个光子的量子计算设备每秒钟的运算能力可高达1万亿次。量子计算机是通过量子分裂式、量子修补式来进行一系列的大规模高精确度的运算的。其浮点运算性能是普通家用电脑的CPU所无法比拟的。
每秒运算高达一万亿次。光量子计算机的现实意义是可解决传统计算机无法处理的问题。潘建伟教授对此表示,光量子计算机可实现的算法称为「玻色取样」,这是在经典计算机上很难有效求解的。如果要将两者作对比的话,利用万亿次经典计算机分解300位的大数,需150,000年,而万亿次量子计算机只需1秒即可出结果。
量子计算是什么意思
该计算原型机由上海交通大学金贤敏团队研制。这种基于三维光子集成芯片的大规模量子演化系统,使研发各种物理系统可扩展的专用光量子计算原型机成为可能,极大地推动量子计算机的实际应用;还有望用来解决许多跨学科交叉的科学问题并衍生新兴研究领域。
[1]量子计算机的输入态和输出态为一般的叠加态,其相互之间通常不正交;[2]量子计算机中的变换为所有可能的么正变换。得出输出态之后,量子计算机对输出态进行一定的测量,给出计算结果。由此可见,量子计算对经典计算作了极大的扩充,经典计算是一类特殊的量子计算。
当量子力学遇到电子计算机,量子计算机就诞生了。计算机的最小单位是一个比特。由于计算机是二进制的,这个比特要么是1,要么是0,没有其他选择,比如说信息。1010,包含四个比特,八个比特组成1B,***B等于1K,***K等于1M,***M等于1G,以此类推。
所不同的是,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,不仅提供了量子并行计算的可能,而且还将带来许多奇妙的性质。与经典计算机不同,量子计算机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。
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