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量子糾纏是啥? 透析量子計(jì)算的發(fā)展前景和現(xiàn)實(shí)

企業(yè)動(dòng)態(tài)
被愛(ài)因斯坦稱為“幽靈般的超距作用”的量子糾纏,有沒(méi)有可能發(fā)生在兩個(gè)人類個(gè)體身上?量子計(jì)算到底有什么神奇之處?

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編譯:Zoe Zuo、張南星、元元、Aileen

量子糾纏這兩天忽然火了,還是因?yàn)橐患c科技互聯(lián)網(wǎng)都完全無(wú)關(guān)的桃色事件。

沒(méi)有看懂的同學(xué)可自行搜索。

被愛(ài)因斯坦稱為“幽靈般的超距作用”的量子糾纏,有沒(méi)有可能發(fā)生在兩個(gè)人類個(gè)體身上?量子計(jì)算到底有什么神奇之處?

雖然人類歷史上的技術(shù)革新幾經(jīng)波瀾壯闊,依然有一些計(jì)算問(wèn)題在數(shù)字革***遺存下來(lái),似乎無(wú)法被攻克。受到這些問(wèn)題的掣肘,科技上的關(guān)鍵性突破遲遲不能實(shí)現(xiàn),甚至全球經(jīng)濟(jì)也為此拖累。

在過(guò)去的幾十年里,傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力和處理速度幾乎每?jī)赡昃头?,但似乎在解決這些一直存在的計(jì)算問(wèn)題上毫無(wú)進(jìn)展。

想知道為什么嗎?你去詢問(wèn)任何一個(gè)計(jì)算機(jī)科學(xué)家,他們大概都會(huì)給出這樣的答案:目前的傳統(tǒng)數(shù)字計(jì)算機(jī)都是建立在一個(gè)局限性頗多的傳統(tǒng)計(jì)算模型上的。放眼長(zhǎng)遠(yuǎn),要高效地解決世界上那些最根深蒂固的計(jì)算問(wèn)題,我們必須訴諸一個(gè)全新的、更為強(qiáng)大的家伙:量子計(jì)算機(jī)。

從根本上說(shuō),傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)和量子計(jì)算機(jī)之間的差別并非是一輛舊車和一輛新車的差別,而是一匹馬和一只鷹的差別:前者雖然能跑,但是后者會(huì)飛。兩種計(jì)算機(jī)就是如此迥然不同。在這里,我們要仔細(xì)看看關(guān)鍵性差異具體體現(xiàn)在何處,深入理解究竟是什么讓量子計(jì)算機(jī)如此出類拔萃。本文不會(huì)告訴你量子計(jì)算機(jī)最根本的工作原理,因?yàn)闆](méi)有人真的知道答案。

一、傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的硬限制

1. 摩爾定律

近幾十年來(lái),傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度與計(jì)算能力每?jī)赡昃头?另一說(shuō)僅18個(gè)月),這就是著名的摩爾定律(Moore's law)。盡管這種驚人的更新速度已經(jīng)開(kāi)始放緩,但我們多少可以相信,今天體型龐大的超級(jí)計(jì)算機(jī)會(huì)進(jìn)化成明天物美價(jià)廉的筆記本電腦。依照這種發(fā)展速度,我們也有理由假定,在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái),沒(méi)有什么計(jì)算任務(wù)是傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)完成不了的。然而,除非我們所說(shuō)的未來(lái)是指萬(wàn)億年之后(或者更久),否則我們的假定對(duì)于某些棘手的計(jì)算任務(wù)來(lái)說(shuō)完全不可靠。

2. 傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的致命弱點(diǎn)

事實(shí)上,諸如算出大整數(shù)的質(zhì)因數(shù)這樣的計(jì)算任務(wù),即使是未來(lái)速度最快的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)也無(wú)法完成。背后的原因在于,計(jì)算一個(gè)數(shù)的質(zhì)因數(shù)的復(fù)雜度呈指數(shù)式增長(zhǎng)。什么是指數(shù)式增長(zhǎng)(exponential growth)?我們得探究一下這個(gè)概念,因?yàn)檫@對(duì)于我們理解為什么量子計(jì)算機(jī)潛力巨大而傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)后勁不足至關(guān)重要。

3. 指數(shù)增長(zhǎng)

有些事物是按照固定速度增長(zhǎng)的,有些事物則隨著總數(shù)量的增加而增長(zhǎng)得越來(lái)越快。當(dāng)增長(zhǎng)的速度隨著總量逐漸增加而變得更快(而非恒定)時(shí),這一增長(zhǎng)就是指數(shù)式的。

指數(shù)式增長(zhǎng)是極其強(qiáng)大的,它最重要的特征之一就是,起初增長(zhǎng)緩慢,而后以驚人的方式迅速增長(zhǎng)到巨大的總量。

不舉例子的話,這個(gè)定義可能有點(diǎn)難以捉摸,所以讓我們先看個(gè)小故事吧。

傳說(shuō)有個(gè)國(guó)王答應(yīng)獎(jiǎng)勵(lì)一個(gè)聰明人,這個(gè)人便向國(guó)王請(qǐng)求獎(jiǎng)勵(lì)他大米,規(guī)則是在棋盤的***個(gè)格子上放一粒米,第二個(gè)格子上放兩粒米,第三個(gè)格子上放四粒米,然后以此類推,每一個(gè)格子上的米粒數(shù)須是前一個(gè)格子上的二倍。國(guó)王欣然應(yīng)允,但很快就意識(shí)到,要填滿整個(gè)棋盤,所需的大米數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于全國(guó)大米存量,而且會(huì)花掉他所有的財(cái)產(chǎn)。

米粒的指數(shù)式增長(zhǎng)

米粒的指數(shù)式增長(zhǎng)

任何一個(gè)方格上的米粒數(shù)量都符合以下規(guī)則,或者說(shuō)公式:

在這個(gè)公式里,k指方格的序號(hào),N指該方格上米粒的數(shù)量。

  • 如果k=1(***個(gè)方格),那么N = 2⁰,等于1。
  • 如果k=5(第五個(gè)方格),那么N = 24,等于16。

這就是指數(shù)型增長(zhǎng),因?yàn)檫@里的指數(shù)或者說(shuō)冪是隨著方格的推移而增加的。

為了更進(jìn)一步解釋這個(gè)概念,我作了圖來(lái)表示一個(gè)指數(shù)型函數(shù)是如何隨著輸入量的增加而增長(zhǎng)的。

X坐標(biāo)軸:秒數(shù)(=倍增次數(shù)),Y坐標(biāo)軸:百萬(wàn)

1的33次倍增

X坐標(biāo)軸:秒數(shù)(=倍增次數(shù)),Y坐標(biāo)軸:百萬(wàn)

由圖可知,該函數(shù)開(kāi)始時(shí)增長(zhǎng)相對(duì)緩慢,但沒(méi)多久就急劇增長(zhǎng)到傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)在沒(méi)有足夠輸入規(guī)模的情況下無(wú)法計(jì)算出來(lái)的數(shù)字。

4. 指數(shù)增長(zhǎng)函數(shù)造成的結(jié)果

好了,故事就講到這里,我們將目光轉(zhuǎn)向現(xiàn)實(shí)世界中的指數(shù)問(wèn)題,比如我們之前提到的那個(gè)問(wèn)題:質(zhì)因數(shù)分解(prime factorization)。

以數(shù)字51為例,看看你多久能找到兩個(gè)不同的質(zhì)數(shù),使得這兩數(shù)乘積為51。如果你熟悉這類問(wèn)題的話,大概只需要幾秒鐘就能想出答案,3和17這兩個(gè)質(zhì)數(shù)相乘可得51。

事實(shí)證明,這樣看似簡(jiǎn)單的過(guò)程卻是數(shù)字經(jīng)濟(jì)的核心,是最安全的加密算法的基礎(chǔ)。我們之所以在加密中采用這一技術(shù),是因?yàn)橘|(zhì)因數(shù)分解中涉及的數(shù)字會(huì)越來(lái)越大,導(dǎo)致傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)越來(lái)越難以分解它們。當(dāng)數(shù)字位數(shù)達(dá)到一定規(guī)模,即使用速度最快的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)進(jìn)行分解,也要花費(fèi)數(shù)月、數(shù)年、數(shù)個(gè)世紀(jì)、數(shù)千年,乃至永遠(yuǎn)。

考慮到這點(diǎn),傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)就算在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)能夠持續(xù)實(shí)現(xiàn)運(yùn)算能力每?jī)赡攴?當(dāng)然這不大可能),也永遠(yuǎn)無(wú)法徹底解決質(zhì)因數(shù)分解的問(wèn)題。現(xiàn)代科學(xué)和數(shù)學(xué)的一些核心問(wèn)題同樣棘手,包括分子模擬和數(shù)學(xué)上的***化問(wèn)題。任何試圖深入這些問(wèn)題的超級(jí)計(jì)算機(jī)定會(huì)以崩潰告終。

下面是來(lái)自IBM Research的一幅精彩插圖,該圖展示了世界上***大的超級(jí)計(jì)算機(jī)所能模擬出的最復(fù)雜的分子F團(tuán)簇(F cluster)。你能發(fā)現(xiàn)(在圖片左下方),該分子其實(shí)根本不復(fù)雜,如果我們想借助模擬更為復(fù)雜的分子的方法來(lái)尋找更好的藥物療法、研究生物,我們就得另辟蹊徑。

分子模擬問(wèn)題

分子模擬問(wèn)題

圖注:

  • Chemistry:化學(xué)
  • Nitrogenase enzyme…:參與氮?dú)?N2)轉(zhuǎn)化為銨根(NH4)過(guò)程的固氮酶
  • Simulating this cluster…:模擬該簇已經(jīng)是傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力的上限
  • These regions are…:這些區(qū)域參與了不同的反應(yīng)階段
  • Iron sulfide clusters…:不同規(guī)模的鐵硫簇(FexSy)
  • Fe Protein:鐵蛋白
  • MoFe Protein:鉬鐵蛋白
  • F cluster:F團(tuán)簇
  • P cluster:P團(tuán)簇
  • S cluster:S團(tuán)簇

二、走進(jìn)量子計(jì)算機(jī)

傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)在嚴(yán)格意義上是數(shù)碼系統(tǒng),純粹依賴于傳統(tǒng)計(jì)算原理與性質(zhì)。量子計(jì)算機(jī)則是嚴(yán)格的量子系統(tǒng),相應(yīng)地依賴于量子的原理與性質(zhì),其中最重要的兩點(diǎn)就是量子疊加(superposition)與量子糾纏(entanglement),它們賦予量子計(jì)算機(jī)非凡的能力,以解決那些看似無(wú)法克服的難題。

1. 量子疊加

要理解疊加的概念,我們先了解最簡(jiǎn)單的系統(tǒng):雙態(tài)系統(tǒng)(two-state system)。開(kāi)/關(guān)轉(zhuǎn)換(On/Off switch)就是一種普通、傳統(tǒng)的雙態(tài)系統(tǒng),它總處于開(kāi)或者關(guān)的狀態(tài)。

一個(gè)雙態(tài)量子系統(tǒng)(two-state quantum system)就完全是另一回事了。當(dāng)然,無(wú)論你何時(shí)觀測(cè)量子系統(tǒng)的狀態(tài),都會(huì)發(fā)現(xiàn)它確實(shí)處于開(kāi)或者關(guān)的狀態(tài),但是在你沒(méi)有觀測(cè)時(shí),一個(gè)量子系統(tǒng)是有可能處于開(kāi)關(guān)同時(shí)存在的疊加狀態(tài)的。無(wú)論有多么反直覺(jué),甚至超自然,這種狀態(tài)確實(shí)有可能出現(xiàn)。

量子疊加

量子疊加

一般而言,物理學(xué)家認(rèn)為討論量子系統(tǒng)在受觀測(cè)之前的狀態(tài)是沒(méi)有意義的,比如自旋(spin)狀態(tài)。有些人甚至認(rèn)為,觀測(cè)量子系統(tǒng)的行為會(huì)導(dǎo)致量子從不確定的模糊狀態(tài)坍縮到你測(cè)量到的某種值(開(kāi)或關(guān),向上或向下)。雖然可能無(wú)法想象,但不能否認(rèn)這種神秘的現(xiàn)象不僅真實(shí)存在,而且為提高解決問(wèn)題的能力開(kāi)辟出一個(gè)新維度,也為量子計(jì)算機(jī)奠定了基礎(chǔ)。記住疊加的概念,我們稍后會(huì)介紹疊加是如何運(yùn)用于量子計(jì)算的。

疊加存在的可能性不在本文的討論范圍內(nèi),但請(qǐng)相信它確實(shí)已經(jīng)被證實(shí)了。如果你想要知道是疊加是如何產(chǎn)生的,你得先了解波粒二象性( Wave/Particle Duality)的概念。

2. 量子糾纏

那么我們繼續(xù)談?wù)劷ㄔ炝孔佑?jì)算機(jī)所用到的另一個(gè)量子原理:量子糾纏。

眾所周知,一旦兩個(gè)量子系統(tǒng)開(kāi)始相互作用,它們就會(huì)不可救藥的成為糾纏的伙伴。自此,無(wú)論兩個(gè)系統(tǒng)相距多遠(yuǎn),一個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)可以準(zhǔn)確反映另一個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)。真的,兩個(gè)系統(tǒng)之間即使相距幾光年,它們?nèi)耘f能夠及時(shí)準(zhǔn)確的反映彼此的信息。

這個(gè)現(xiàn)象讓愛(ài)因斯坦都覺(jué)得不可思議。(愛(ài)因斯坦對(duì)此有個(gè)著名的描述,“幽靈般的超距作用”)。我們借由一個(gè)實(shí)例來(lái)展示這個(gè)現(xiàn)象。

量子糾纏

量子糾纏  (糾纏的量子比特的狀態(tài)無(wú)法獨(dú)立來(lái)看)

假設(shè)有兩個(gè)電子A、B,一旦讓它們以正確的方式相互作用,它們的旋轉(zhuǎn)就會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生糾纏效應(yīng)。自此,如果A向上旋轉(zhuǎn),那么B就會(huì)向下旋轉(zhuǎn),就像兩個(gè)小孩在蹺蹺板兩端一樣。但是A和B即使在地球兩端,亦或是在銀河兩端,也是這樣。無(wú)論中間相隔上萬(wàn)英里、幾光年,A、B的自旋相反已經(jīng)被證實(shí)。但是需注意:這些系統(tǒng)的狀態(tài)沒(méi)有準(zhǔn)確的取值,例如旋轉(zhuǎn)的方向。它們?cè)诒粶y(cè)量之前以一種模糊疊加的方式存在。

所以在兩個(gè)系統(tǒng)相隔幾光年遠(yuǎn)的情況下,我們測(cè)量A的行為是否真的能導(dǎo)致B瞬間坍縮到相反的狀態(tài)?如果確實(shí)如此,那么我們將面臨另外一個(gè)問(wèn)題:愛(ài)因斯坦告訴我們,在兩個(gè)系統(tǒng)之間傳遞比如光信號(hào)這樣的影響因素不可能超越光速。所以這個(gè)現(xiàn)象的根本原因是什么?老實(shí)說(shuō),我們真不知道?,F(xiàn)在唯一已知的就是量子糾纏這個(gè)現(xiàn)象是真實(shí)存在的,而人類可以利用它創(chuàng)造奇跡。

3. 量子比特

量子計(jì)算中量子比特承擔(dān)的任務(wù)就好比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)中比特承擔(dān)的任務(wù):它是信息的基本單元。但是和量子比特幣相比,比特就是徹頭徹尾的無(wú)趣了。雖然在計(jì)算過(guò)程中,比特和量子比特都有兩個(gè)狀態(tài)(0或1),但是量子比特在計(jì)算結(jié)束之前能夠同時(shí)處于0或者1的狀態(tài)。這聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)像量子疊加對(duì)嗎?這確實(shí)就是量子疊加。量子比特是量子系統(tǒng)中最突出的一個(gè)存在。

經(jīng)典比特,量子比特

經(jīng)典比特,量子比特

就像傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)建立在一個(gè)個(gè)比特、開(kāi)或關(guān)的晶體管之上,量子計(jì)算機(jī)建立在一個(gè)個(gè)量子比特、上/下旋轉(zhuǎn)的電子之上(如果能夠觀測(cè)到的話)。同樣的,串聯(lián)起來(lái)的開(kāi)、關(guān)晶體管形成了邏輯閘,以供數(shù)字計(jì)算機(jī)進(jìn)行傳統(tǒng)方法的運(yùn)算;而處于上/下旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的電子串聯(lián)起來(lái),則形成了量子閘以供量子計(jì)算機(jī)進(jìn)行量子運(yùn)算。然而,要把單個(gè)電子串聯(lián)起來(lái)(還有保持它們的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)),做起來(lái)遠(yuǎn)比說(shuō)起來(lái)難。

量子算法

量子算法

圖注:

  • 激發(fā)電子分化(通過(guò)創(chuàng)建2^n個(gè)狀態(tài)的平等疊加態(tài)來(lái)激活機(jī)器)
  • 問(wèn)題編碼(利用邏輯閘給問(wèn)題編碼,把信息寫入2^n個(gè)狀態(tài)的相和振幅中)
  • 開(kāi)啟運(yùn)算(通過(guò)物理干涉原理,機(jī)器放大正確答案的振幅,縮小錯(cuò)誤答案的振幅,從而得到最終答案。有一些問(wèn)題需要重復(fù)步驟2和3)

三、我們現(xiàn)在走到哪一步了?

在英特爾大量產(chǎn)出承載十多億晶體管高度集成的傳統(tǒng)芯片時(shí),世界上最***的實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)科學(xué)家還在努力把一小撮量子比特放到量子計(jì)算機(jī)的“芯片”上。為了體會(huì)出人類在量子計(jì)算這條路上還有多遠(yuǎn)的路要走,我們看一個(gè)例子:IBM最近發(fā)布了世界上***的量子計(jì)算機(jī),上面驚人地有……50個(gè)量子比特。

盡管如此,量子計(jì)算機(jī)已經(jīng)啟程,如果量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展也遵循諸如摩爾定律之類的定理,那么我們很快就能發(fā)明出有好幾百個(gè)、甚至是上千個(gè)量子比特的“芯片”。十億個(gè)?讓我深吸口氣冷靜一下。

但是請(qǐng)注意,量子計(jì)算機(jī)其實(shí)無(wú)需這么多量子比特就能夠讓傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)在某些關(guān)鍵領(lǐng)域上望塵莫及,例如質(zhì)數(shù)分類,分子建模以及許多傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)無(wú)法解決的優(yōu)化問(wèn)題。

1. 展望2018

無(wú)論如何,就現(xiàn)狀而言,幾乎每一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)都是花費(fèi)上百萬(wàn)美元,幾乎瘋狂的科學(xué)家們通力合作的大項(xiàng)目。一般只有像IBM這樣大型IT公司的研發(fā)部門,或者像麻省理工這樣大型研究型大學(xué)的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)專業(yè),才有足夠的能力研究量子計(jì)算機(jī)。

它們需要在接近于絕對(duì)零度的超低溫下工作(這個(gè)溫度甚至低于外太空的溫度),并且在過(guò)程中需要使用精確頻率的微波來(lái)與計(jì)算機(jī)中的每個(gè)量子比特建立聯(lián)系。不必說(shuō),這種方法難以規(guī)?;?。但是想想最初傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)所用的真空管也不能規(guī)?;?,我們不要對(duì)初代量子計(jì)算機(jī)太過(guò)苛刻。

2. 路漫漫其修遠(yuǎn)兮

之所以量子計(jì)算機(jī)無(wú)法形成主流,***的一個(gè)原因就在于***科學(xué)家、發(fā)明家們還在努力解決錯(cuò)誤率高、量子比特少的問(wèn)題。我們解決這兩個(gè)問(wèn)題之后,就可以迅速提高計(jì)算機(jī)的“量子容量”。這是IBM提出的術(shù)語(yǔ),用來(lái)描述每臺(tái)量子計(jì)算機(jī)能進(jìn)行的有效計(jì)算量。

量子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力不只取決于增加量子比特?cái)?shù)。量子容量,方塊體積的大小與有效量子計(jì)算量成正比。

圖注:

(1) 圖中x坐標(biāo)軸:量子比特(遞增)

(2) 圖中y坐標(biāo)軸:誤差率(遞減)

(3) 圖中灰色箭頭:減少誤差率可以提高量子計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力

  • 量子比特增加: 0
  • 誤差率減少:10x
  • 量子容量增加: 24x

(4) 圖中紅色箭頭:在誤差率高的情況下,提供量子比特?cái)?shù)不能提高量子計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力

  • 量子比特增加: 100
  • 誤差率減少:0
  • 量子容量增加: 0

如果你想要用量子計(jì)算機(jī)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題,它們需要在很大的量子狀態(tài)空間中進(jìn)行搜索。量子比特的數(shù)量很重要,誤差率也同樣重要。在實(shí)際設(shè)備中,誤差率取決于每次操作正確與否,也取決于解決問(wèn)題所需操作數(shù)量,以及處理器如何執(zhí)行操作。這里我們提出“量子容量”這個(gè)數(shù)量術(shù)語(yǔ),來(lái)整合上文提出的所有因素??梢詫⑦@個(gè)數(shù)量值視為代表機(jī)器可以有效搜索的問(wèn)題域的大小。

簡(jiǎn)而言之,想要量子計(jì)算真正起飛、量子驅(qū)動(dòng)的Macbook能夠進(jìn)入大眾生活,我們需要更多的量子比特和更少的錯(cuò)誤率。這需要一定的時(shí)間,但至少我們知道我們的目標(biāo),以及我們面臨的障礙。

四、迷思還是解析

雖然量子計(jì)算機(jī)能夠輕松完成傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)力不能及的事,但其實(shí)我們并不知道原理。如果這讓你失望,想想我們確實(shí)發(fā)明了初代量子計(jì)算機(jī),并且牢記這個(gè)詞——“量子”。近一個(gè)世紀(jì),人類已經(jīng)利用量子力解決了許多問(wèn)題,但我們確實(shí)不知道它們是如何做到的。

作為量子家族的一份子,量子計(jì)算同樣撲朔迷離?!读孔佑?jì)算和量子信息》的作者M(jìn)ichael Nielsen 認(rèn)為,任何試圖解釋量子計(jì)算的嘗試都不可能成功。畢竟,如Nielsen所言,如果能夠有一個(gè)直觀的解釋來(lái)描述量子計(jì)算機(jī)是如何工作的(即你能想象出來(lái)的),那么傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)也能模仿這個(gè)范式。但是如果傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)也能模仿的話,那么這個(gè)模型就無(wú)法真正準(zhǔn)確地描述量子計(jì)算機(jī),因?yàn)槲覀儗?duì)量子計(jì)算機(jī)的義就是,量子計(jì)算機(jī)能做到傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)無(wú)法做到的事情。

根據(jù)Nielsen的解釋,量子并行是目前***的量子計(jì)算假說(shuō)。由于以后你將會(huì)聽(tīng)到很多量子并行的故事,所以暫且就先簡(jiǎn)單了解一下。量子并行最基本的一個(gè)論點(diǎn)就是,不同與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī),量子計(jì)算機(jī)能夠同時(shí)讀取所有計(jì)算出來(lái)的結(jié)果(在一個(gè)操作指令下),而數(shù)字計(jì)算機(jī)只能一個(gè)挨一個(gè)的讀取。Nielsen 認(rèn)為這部分解釋大致合理。

然而,Nielsen極其反對(duì)后半段解釋,即量子并行假說(shuō)認(rèn)為量子計(jì)算機(jī)能夠在這所有的結(jié)果中選出***的一個(gè)。他堅(jiān)持認(rèn)為量子計(jì)算機(jī)在屏幕之下所做到的事情,和其他量子系統(tǒng)一樣,是我們所不可能弄懂的。我們可以看到輸入和輸出,但是中間發(fā)生了什么永遠(yuǎn)將是謎團(tuán)。

原文鏈接:

https://towardsdatascience.com/the-need-promise-and-reality-of-quantum-computing-4264ce15c6c0

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責(zé)任編輯:趙寧寧 來(lái)源: 51CTO專欄
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