面对气候变化等生存危机,也许我们只是需要一台量子计算机

文章来源:造就田晓娜2020-07-29 09:19

强大的量子计算机

 
1981年5月6日,量子力学界的领军人物理查德·费曼(Richard Feynman)在加州理工学院演讲时,提到了模拟自然的问题。
 
量子力学研究的是物理学极微观层面发生的奇怪现象。在亚原子层面,自然不再遵守我们熟悉的法则。电子和光子有时像波,有时像粒子。被测量前,它们甚至可以同时处于两种状态,或者同时出现在两个地方——这种现象被称为量子叠加。
 
费曼是第一个意识到其中意义的人。如果想精确地模拟物理、化学或其他任何既复杂又微小的东西,必然需要一个遵循量子力学定律的设备。这对传统计算机来说是个难题。
 
传统计算机的单位是比特——开的位置用“1”表示,关的位置用“0”表示。你访问的每一个网站,玩的每一个电子游戏,观看的每一个视频,本质上都是由0和1组成的。但是比特非黑即白,要么是0要么是1,这意味着一些看似简单的问题对传统计算机来说非常复杂。
 
“比如说,我们想从英国到美国的14个城市,需要找出最佳路径——我的笔记本电脑可以在一秒钟内做到这一点,”威廉·赫尔利(WilliamHurley)解释道,他是Strangeworks公司的创始人,该公司旨在实现量子计算。“但如果我用同样的算法,用同样的笔记本电脑,计算去22个城市的最佳路径,那将需要2000年。”
 
想找到最佳路径,传统计算机必须检查每一条可能路线——去11个城市的可能路线有2千万条,12个城市有2.4亿条,15个城市超过6500亿条。每增加一个变量,可能性成倍增长。
 
2012年,澳大利亚研究人员发明了一种由单个原子组成的晶体管,可以在两种状态之间切换,表示1和0。从那以后,除了进入量子领域,计算机就没有别的出路了。
 
 
在微软的雷德蒙德园区,一个精密的烙铁将量子元件固定在一块电路板上
 
1985年,牛津大学物理学家大卫·多伊奇(David Deutsch)发现,量子计算机远比物理模拟器更强大。比特只能是1或0,而量子比特可以是1或0,也可以同时是1和0。
 
多伊奇认为,利用量子力学的不确定性,量子计算机可以同时并行地尝试每条路径,不用像传统计算机那样依次尝试。
 
1994年,牛津大学量子物理教授阿图尔·埃克特(Artur Ekert)在国际原子物理学会议上发表了演讲。他第一次将量子计算分解成基本的组成部分,并将其与传统计算机进行了类比,描述了建造量子机器所需的开关和逻辑门类型。
 
埃克特的演讲为量子竞赛打响了发令枪。
 
“这次会议开启了一场雪崩。突然之间,计算机科学家们开始谈论算法;原子物理学家看到了他们的用武之地。后来这场雪崩蔓延到其他领域,开始加速发展,最后变成了你现在看到的这个行业。” 内.容.来.自:中`国`碳#排*放*交*易^网 t a np ai f an g.com

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