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如果你在新闻中 看到有人成功制造出了 量子计算机的话 你最好立刻冻结 自己的信用卡 ——这是今年4月 中科院物理所 发表的一篇文章中写道的 如今，量子计算机的消息 真的来了！ 谷歌的量子计算机 美国谷歌公司 前不久声称他们取得了 “量子霸权” 他们的量子计算机 在短短3分20秒之内 就完成了超级计算机 1万年才能完成的任务 “量子霸权”真的来了吗？ 量子计算机为啥能 碾压经典计算机？ 我们请到科普作家张轩中 为您揭开其中的奥秘 城 市 文化范 什么是量子霸权？ 2012年 理论物理学家John Preskill 提出了“量子霸权”的概念 根据他的定义 当量子计算设备 可以超越经典计算设备 解决后者无法解决的计算任务时 就意味着实现了量子霸权 世界第一台电脑 量子计算机潜在的压倒性优势 在于量子本身的特殊性质 在计算机中 最小的信息单元叫“比特” 在传统计算机中 所依赖的是 设置为0或1的“位”信息 对应的值不是0就是1 量子比特的“位” 却有“叠加态” 同一个“位”的信息 可以是1，也可以是0 还可以既是0又是1的任意组合 能够操纵的量子位越多 意味着“分身”越多 量子计算机就越强大 科学理论界的估计是 在能够操纵的量子位超过49个时 量子计算机的计算能力 将远远超过经典计算机 这次谷歌就宣称 其开发出来 拥有54个量子比特数组 （其中53个功能正常） 的量子计算机 达到了量子霸权 城 市 文化范 量子计算机到底有多“牛”？ 量子位具备的叠加态 也就意味着 每个量子位的 数据存储能力能够翻倍 怎么来理解呢？ 大家可能听说过一个故事： 很久以前 印度有一个国王 他要把一些粮食作为奖赏 奖励给一位有功的大臣 大臣拿出了一个 6格乘以6格 共有36格的盒子 他说，我要的不多 就是请陛下您在 第5个格子放16粒米 …… 以此类推 一直放到第36个格子 国王一听觉得并不是难事 欣然应允 结果真开始往里放却发现 全国的粮食都拿出来 也满足不了大臣的要求 因为真要装满第36个格子 需要2的36次方粒米 这是一个天文数字： 68 719 476 736 量子位具备的叠加态 也可以作类似的理解 如果经典计算机的49个比特 是单纯的叠加值49 那么量子计算机的运算能力 则是2的49次方 是呈指数级别增长的 所以算力上能够绝对碾压 城 市 文化范 量子计算机离我们有多远？ 虽然量子计算机 看起来拥有绝对的优势 但是量子计算机 还有很多“疑难杂症” 量子计算机 一方面有指数级别的计算能力 它也有指数级别的出错率 就像1个人干活 得派10个人在旁边保护他 量子计算机的材料 由于纯度不够 其中的杂质也容易带来干扰 另外，量子对外界极为敏感 轻微的外部环境改变 也会导致它失去叠加态 另一方面 我们的经典计算机 既能听歌、看电影 还能发邮件、玩游戏、写文件等 能做的事情特别多 但是量子计算机 只能做一件事 只能解决某个特定的问题 所以现在科学家们 比较乐观的看法 也认为量子计算机 距离实际应用 还需要十几年 甚至几十年的时间 城 市 文化范 量子计算机能用来做什么？ 量子计算机 一个重要的应用方向是 量子搜索 我们可以简略的理解为路径规划 比如一位快递员送餐 他可能会面临十几个送餐地点 去往每个地点都有很多条路 怎样走最快呢？ 这实际是一个很复杂的问题 计算量非常庞大 如果应用了量子计算能力 就可以快速规划出最佳线路 如果全国成千上万的快递员 都用上了这套算法 就能节约很多的成本 这是一个巨大的市场 另一个应用领域是 新药研发 因为实验室研究药物 需要反复大量实验 要消耗大量的资源 如果用上量子计算机 就能迅速的算出哪一种方式是最好的 减少很多消耗 城 市 文化范 量子计算机带来的威胁话说 开头我们就说到 今年4月 中科院物理所 发表的一篇文章中写道： 如果你在新闻中看到 有人成功制造出了 量子计算机的话 你最好立刻 冻结自己的信用卡 因为我们现在的密码 是用所谓的因式分解做出来的 经典计算机可能要 一千年才能算出来 这就相当于无法破解 但是对于量子计算机来说 传统加密方式可以分分钟破解 我们的邮箱、信用卡等密码 都将面临威胁 毫无隐私可言 所以量子计算机研发的 国际竞争 也涉及到国家安全的问题 我们不得不警惕 量子计算领域的潜在风险 城 市 文化范 现在生活中能用到的量子都是骗人的？ 每当一种高大上 但是人们又不太明白的概念 出现的时候 很容易成为别有用心人的幌子 前段时间就有一个 量子波动速读的视频 在网上流传 视频里有一屋子6~10岁的孩子 在快速翻书 据说可以在1~5分钟之内 看完一本10万字的书 还能把它复述出来 号称靠的就是所谓的量子纠缠 听着就完全站不住脚的说法 但还真是有家长相信 甚至为它花钱买单 那么我们如何分辨 生活中出现的“量子产品” 是真是假呢？ 一位中科院的物理专家 曾在参加活动时表示： 目前生活中 能用到的量子的东西 都是骗人的 至少我们要看 商家所宣称的量子技术或商品 有没有真正的科学家 来领衔和背书 而且量子并不是一种 能往各种物品里加的东西 诸如量子秋裤、量子大米 都是伪概念
每一次技术发展 都可能会给 人们的认识和观念带来冲击 就像计算机、互联网、智能手机 这些东西刚刚出来的时候 我们也会感觉到新鲜 也可能会感觉到危险和不适 所以看到量子计算机的消息 不必急着狂欢或者害怕 我们还在探索的路上 本期嘉宾 科普作家 张轩中 |
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来自： 泰阳汉子 > 《金融工商经济财富》
