面對氣候變化等生存危機(jī),也許我們只是需要一臺量子計(jì)算機(jī)

文章來源:造就田曉娜2020-07-29 09:19

強(qiáng)大的量子計(jì)算機(jī)

 
1981年5月6日,量子力學(xué)界的領(lǐng)軍人物理查德·費(fèi)曼(Richard Feynman)在加州理工學(xué)院演講時(shí),提到了模擬自然的問題。
 
量子力學(xué)研究的是物理學(xué)極微觀層面發(fā)生的奇怪現(xiàn)象。在亞原子層面,自然不再遵守我們熟悉的法則。電子和光子有時(shí)像波,有時(shí)像粒子。被測量前,它們甚至可以同時(shí)處于兩種狀態(tài),或者同時(shí)出現(xiàn)在兩個(gè)地方——這種現(xiàn)象被稱為量子疊加。
 
費(fèi)曼是第一個(gè)意識到其中意義的人。如果想精確地模擬物理、化學(xué)或其他任何既復(fù)雜又微小的東西,必然需要一個(gè)遵循量子力學(xué)定律的設(shè)備。這對傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)來說是個(gè)難題。
 
傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的單位是比特——開的位置用“1”表示,關(guān)的位置用“0”表示。你訪問的每一個(gè)網(wǎng)站,玩的每一個(gè)電子游戲,觀看的每一個(gè)視頻,本質(zhì)上都是由0和1組成的。但是比特非黑即白,要么是0要么是1,這意味著一些看似簡單的問題對傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)來說非常復(fù)雜。
 
“比如說,我們想從英國到美國的14個(gè)城市,需要找出最佳路徑——我的筆記本電腦可以在一秒鐘內(nèi)做到這一點(diǎn),”威廉·赫爾利(WilliamHurley)解釋道,他是Strangeworks公司的創(chuàng)始人,該公司旨在實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算。“但如果我用同樣的算法,用同樣的筆記本電腦,計(jì)算去22個(gè)城市的最佳路徑,那將需要2000年。”
 
想找到最佳路徑,傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)必須檢查每一條可能路線——去11個(gè)城市的可能路線有2千萬條,12個(gè)城市有2.4億條,15個(gè)城市超過6500億條。每增加一個(gè)變量,可能性成倍增長。
 
2012年,澳大利亞研究人員發(fā)明了一種由單個(gè)原子組成的晶體管,可以在兩種狀態(tài)之間切換,表示1和0。從那以后,除了進(jìn)入量子領(lǐng)域,計(jì)算機(jī)就沒有別的出路了。
 
 
在微軟的雷德蒙德園區(qū),一個(gè)精密的烙鐵將量子元件固定在一塊電路板上
 
1985年,牛津大學(xué)物理學(xué)家大衛(wèi)·多伊奇(David Deutsch)發(fā)現(xiàn),量子計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)比物理模擬器更強(qiáng)大。比特只能是1或0,而量子比特可以是1或0,也可以同時(shí)是1和0。
 
多伊奇認(rèn)為,利用量子力學(xué)的不確定性,量子計(jì)算機(jī)可以同時(shí)并行地嘗試每條路徑,不用像傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)那樣依次嘗試。
 
1994年,牛津大學(xué)量子物理教授阿圖爾·??颂兀ˋrtur Ekert)在國際原子物理學(xué)會議上發(fā)表了演講。他第一次將量子計(jì)算分解成基本的組成部分,并將其與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)進(jìn)行了類比,描述了建造量子機(jī)器所需的開關(guān)和邏輯門類型。
 
??颂氐难葜v為量子競賽打響了發(fā)令槍。
 
“這次會議開啟了一場雪崩。突然之間,計(jì)算機(jī)科學(xué)家們開始談?wù)撍惴?;原子物理學(xué)家看到了他們的用武之地。后來這場雪崩蔓延到其他領(lǐng)域,開始加速發(fā)展,最后變成了你現(xiàn)在看到的這個(gè)行業(yè)。” 內(nèi).容.來.自:中`國`碳#排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai f an g.com

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