白先生与赛先生关于“量子计算”的对话

白先生:量子计算与传统计算有何不同?

赛先生:比特是信息的最小单位。传统计算里,这个最小单位取值是二进制的,不是1就是0,物理意义是晶体管的“打开”或”关上“。

量子计算与此不同,其标志是,它的取值是一个“状态”:可以同时处于打开,关闭或中间的状态。这也叫“叠加”。

量子芯片的构建块(即位,或比特)称为量子比特。它不并是电子性质的。英特尔量子硬件总监吉姆•克拉克(Jim Clarke)说:“晶体管的工作需要一串电子,而量子计算是工作在一个电子之上,这个电子自旋,造成一个量子比特。”

但是它们很强大。伦敦大学学院的约翰·莫顿教授说:凭借50量子比特,您可以解决当今最快的超级计算机解决不了的问题。有了300个量子比特,您拥有的“状态”会比宇宙中的原子还要多。

量子计算确实很抽象很理论。另外。尽管有成千上万的研究人员致力于量子计算,但它的应用至少还得十年。届时,它将应用于计算机建模和大规模物流等领域。

白先生:量子计算有哪些“特殊的事情”?

赛先生:首先,量子计算可能不精确。它在某些方面模仿自然,就像人类的大脑一样,可能不合逻辑并犯错误。但这也可以是一种优势-一味粗暴的逻辑并不总是正确的。

白先生:是吗?本人久相信逻辑。不过我也相信统计和模糊数学的力量,迷迷糊糊接受这个。

赛先生:第二,量子计算可能不适用于分析现在互联网产生的大数据。按照Alan Turing的理论发明的,即我们现在用的“经典”计算机在这方面会更好。量子计算机对传统计算机的大数据的分析会更费力。它们几乎是不同的物种。

白先生:这也是我没有料到的。我原以为再各方面都是更快。

赛先生:第三,量子芯片只能在通常比绝对零高100度的温度下工作-远低于外太空。赫尔辛基的一家新兴公司BlueFors制造了构建量子计算机所需的“稀释冰箱”。它每周售出三个单元,每个单元的成本在200,000欧元至500,000欧元之间,这表明了全球量子计算争夺的规模。

白先生:一直这样?看来不会有量子手机,只能在云计算里用。

赛先生:目前有几个竞争的量子比特制造者。英特尔的掌上大小芯片具有49个“超导”量子位。但是据说已经有基于硅的“自旋量子比特”,它们足够小,数亿个可以挤在一个平方厘米的芯片上。据说,自旋量子位具有个性。

白先生:我不知道量子比特还能有不同的!能有什么特性呢?

赛先生:以后再说。另外,微软希望将其量子比特编码在一种准粒子上:一种类似粒子的物体,它出现在物质内部的相互作用中。一些物理学家甚至不确定微软用的这种特定准粒子(称为非阿贝尔正离子)是否确实存在。但是该公司希望利用它们的拓扑特性,这种特性使量子态对外部干扰具有极强的鲁棒性,从而制造出所谓的拓扑量子计算机。这是基于几位诺贝尔奖获得者的工作。据说你师兄文小刚在这方面做过工作。

白先生:嗯,有空我问问他。

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