文章发表于2023-10-18 10:03:28，归属【科技前沿】分类，已有580人阅读
量子计算是新一代技术，它涉及的一种计算机的处理速度比当今世界上最复杂的超级计算机快1.58亿倍。这是一个非常强大的设备，它可以在四分钟内完成传统超级计算机需要一万年才能完成的工作。
几十年来，我们的计算机都是围绕同样的设计建造的。无论是美国国家航空航天局的巨型机器，还是你家里的笔记本电脑，它们本质上都只是经过美化的计算器，但重要的是，它们一次只能做一件事。
所有计算机工作方式的关键在于它们处理和存储由二进制数字组成的信息。这些位只有两个可能的值，1或0。根据《计算机基础》一书，正是这些数字产生了二进制代码，计算机需要读取二进制代码才能执行特定任务。
什么是量子计算?
根据《数学文献》杂志的说法，量子理论是物理学的一个分支，研究的是原子和其中更小(亚原子)粒子的微观世界。当你深入研究这个微小的世界时，你会发现物理定律与我们所看到的非常不同。例如，量子粒子可以同时以多种状态存在。这就是所谓的叠加。
量子计算机使用的不是比特，而是量子比特，简称“量子位”。根据IEEE国际大数据会议上发表的一篇论文，传统的比特只能是1或0，而量子比特可以是1、0，也可以同时是1和0。
这意味着量子计算机不必等待一个进程结束才能开始另一个进程，它可以同时进行它们。
想象一下，你有很多门，除了一扇门外，其他门都是锁着的，你需要找出哪一扇门是开着的。传统的计算机会不断尝试每扇门，一扇接着一扇，直到找到未锁的那扇。可能需要五分钟，也可能需要一百万年，这取决于有多少扇门。但量子计算机可以一次尝试所有的门。这就是让他们快速发展的原因。
除了叠加，量子粒子还表现出另一种奇怪的行为，称为纠缠，这也使得这项技术具有突破性的潜力。当两个量子粒子纠缠在一起时，无论它们相距多远，它们都会彼此形成连接。当你改变其中一个时，另一个也会做出同样的反应——即使它们相隔数千英里。据《自然》杂志报道，爱因斯坦称这种粒子特性为“幽灵般的超距作用”。
设计的局限性
除了速度，量子计算机相对于传统计算机的另一个优势是体积。根据《IEEE计算史年鉴》杂志，根据摩尔定律，计算能力大约每两年翻一番。但为了实现这一点，工程师们必须在电路板上安装越来越多的晶体管。晶体管就像一个微小的电灯开关，可以开也可以关。这就是计算机如何处理二进制代码中的0或1。
为了解决更复杂的问题，你需要更多这样的晶体管。但不管你把它们做得多小，一块电路板上只能装那么多。这是什么意思呢?《青年科学家杂志》称，这意味着传统计算机迟早会变得尽可能智能。这就是量子机器可以改变的地方。
建造量子计算机的追求已经变成了一场全球竞赛，世界上一些最大的公司和政府都在竞相推动这项技术的发展，这促使人们对货币市场上量子计算股票的兴趣上升。
D-Wave开发的设备就是一个例子。根据该公司的一份新闻稿，该公司已经建造了Advantage系统，并表示这是第一个也是唯一一个为商业用途设计的量子计算机。
D-wave表示，它已经设计了一种新的处理器架构，拥有超过5000个量子比特和15路量子比特连接，使公司能够解决最大、最复杂的业务问题。
该公司声称，这台机器是第一台也是唯一一台能够让客户在云端大规模开发和运行实际生产中的量子应用程序的量子计算机。该公司表示，与上一代系统相比，Advantage的速度提高了30倍，并且在94%的时间内提供了相同或更好的解决方案。
但是，尽管量子计算机具有巨大的理论计算能力，但现在还没有必要把你的旧笔记本电脑扔进垃圾箱。量子计算公司(QCI)表示，传统计算机在任何新时代仍将发挥作用，而且更适合处理电子表格、电子邮件和文字处理等日常任务。
量子计算真正能带来彻底改变的领域是预测分析。因为量子计算机可以以极快的速度进行分析和预测，它将能够预测天气模式并进行交通建模，这些事情有数百万甚至数十亿个不断变化的变量。
为什么我们需要量子计算?
如果人类输入正确的计算机程序，标准的计算机就能很好地完成指令。但在预测事物时，它们就不那么聪明了。这就是天气预报不总是准确的原因。有太多的变量，太多的事情变化太快，任何传统的计算机都跟不上。
由于它们的局限性，有一些计算是普通计算机可能永远无法解决的，或者可能需要10亿年的时间。如果你需要一个快速的预测或分析，这不是很好。
根据研究发现，量子计算机速度非常快，几乎是无限快，它可以快速响应变化的信息，同时检查无限数量的结果和排列。
量子计算机也相对较小，因为它们不像传统机器那样依赖晶体管。它们消耗的能量也相对较少，这意味着理论上它们对环境更有利。