传统计算机
计算机由一些非常基本的原件构成。而计算芯片的重要组成——逻辑门主要是由晶体管构成的,一个逻辑门就像一个开关可以阻挡或允许信号通过,相当于一个比特。如今一个普通晶体管的大小仅有14纳米,甚至比一个病毒还要小。
由于晶体管仅有数个电子大小,电子有时候会无视阻碍,直接通过关闭的开关,这种叫做量子隧道效应,量子尺寸上,传统物理学并不适用,许多物理现象都极为反常,传统计算机会无法正常工作。为了解决这个问题,科学家正尝试更好的应用量子物理学特性以研制量子计算机。量子计算机
传统计算机,比特是最小的信息单位,量子计算机也是通过比特来组成数据的。
在量子计算机中,量子比特也可以被设定为两个值中的任意一个,一个量子比特可以有任意二阶量子系统构成,如一个同时具有磁场和自弦的系统,或者单一一个光子,系统可以存在0和1两种状态,如同光子可以水平极化或者垂直极化,在微观量子世界中,量子比特可以同时处于多种状态,不过一旦你尝试通过光子探测器去确定它的值。他就立刻变为水平极化或者垂直极化的一种,只要不被观察,量子比特就会处于叠加状态,即同时等于0和1,无法预测确定的值,这也就是常听说的薛定谔的猫。
以四位比特举例,传统比特在某一时间点只能处于16种组合中的一种,而量子比特能表达16种,随着位数增加,当二十位的时候量子比特就可以同时表示百万种不同的组合。
量子比特还可以处于纠缠态,一个量子比特的变化可以立刻反映在另一项关联的量子比特上,无论距离的多远,只要知道一个状态就可以知道另一个状态。
量子计算机设置量子比特,并用量子门让他们处于纠缠态,操纵它们各个状态出现的可能性,通过观察使得它们叠加态坍塌,可能的输出序列中的一种就会出现,这意味着你可以同时进行多组不同的运算,运算效率大大超过普通计算机。例如数据库检索,传统计算机要测试数据库中所有的匹配,但是用量子计算机匹配可以节省一个指数量级的时间。
通过量子计算机,我们还可以更方便的模拟量子现象,帮助我们了解各种蛋白质的特性,带来医学变革。
总结
相比于传统计算机,量子计算机的优势在于同时可以进行多组的运算,而我们想要的结果取决于我们的观察。
所以,当量子处理器来临的时候,手机还需要跑分吗?
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