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  • 1 # 沈大哥

    謝謝邀請,量子力學理論超出人們對現實宏觀世界的認識而變得詭秘,如量子疊加原理描述的薛定鄂貓,量子糾纏現象等讓人腦洞大開。量子力學從誕生那天起就充滿爭議(如愛因斯坦與玻爾的論戰),至今持懷疑態度的人也不少。但是量子態的疊加可使量子計算機進行並行運算使其運算能力遠遠超過電子計算機,利用量子糾纏可以讓通訊密匙不可破譯。這些誘人的應用前景,讓科學家們投入了大量精力來進行量子計算機的研究。

    2013年6月8日,由中國科學技術大學潘建偉院士領銜的量子光學和量子資訊團隊首次成功實現了用量子計算機求解線性方程組的實驗。相關成果發表在2013年6月7日出版的《物理評論快報》上,審稿人評價“實驗工作新穎而且重要”,認為“這個演算法是量子資訊科技最有前途的應用之一”。據介紹,線性方程組廣泛應用於幾乎每一個科學和工程領域。日常的氣象預報,就需要建立並求解包含百萬變數的線性方程組,來實現對大氣中溫度、氣壓、溼度等物理引數的模擬和預測。而高準確度的氣象預報則需要求解具有海量資料的方程組,假使求解一個億億億級變數的方程組,即便是用現在世界上最快的超級計算機也至少需要幾百年,而量子計算機解決這類計算的時間只用秒計。潘建偉研究團隊發展了世界領先的多光子糾纏操控技術。實驗的成功標誌著中國在光學量子計算領域保持著國際領先地位。

    但是我認為,量子計算機從實驗室過渡到實際應用還有很長的路要走。因為實現量子計算並不是在現在的電子計算機上輸入“量子編碼”就能實現那麼簡單。現在積體電路晶片都是對電子編碼訊號的傳輸和運算。處理光量子訊號的“量子晶片”與電子晶片有本質不同。光量子傳輸更快,晶片間連線是光纖,晶片中的線路也要超導技術助力,所以現在的電子晶片除用於量子計算機周邊輔助電路外,其光量子計算機的核心部分是光量子訊號處理,電子晶片基本上不適合量子計算機核心的運算部分。現在處於實驗室內的量子計算機的核心部分還是分離的光量子訊號處理元件構成。光量子晶片(如量子CPU,量子資訊儲存器等)商業化生產還無從談起。

  • 2 # 田矽農

    量子計算機的最終實現是必然的。

    百度百科上的“計算機”詞條第一段定義的僅限於電子計算機,但第二段補充了其他形式的計算機。

    事實上,囊括了各種形式的計算機之後,“計算機”一詞應該定義為“人為製造的、用於按照一定程式處理資料的裝置”,這個定義可能會把計算機的歷史往前推移到1878年(甚至更早),瑞典發明家奧涅爾發明了手搖計算機。

    人類處理資料的歷史相當悠久,最早可能是用數手指,然後可能是撿小石頭、在木頭上刻痕跡、在繩子上打結,後來聰明的華人使用了算籌和算盤,這些處理方法所用到的東西尚不能稱為“計算機”,但其實已經包含了計算機最核心的思想,那就是把問題量化出資料(比如有五隻羊,但是死了一隻),然後把資料繫結到一些會產生數值變化的現象中(撿來五個石子,然後扔掉一個),然後對現象進行測量(數數還有幾個石子),得到計算結果(還剩四個石子,所以還有四隻羊)。

    所以我們需要用一些可以繫結資料並且最終狀態可以測量的現象來製造計算機,在劉慈欣的《三體》裡就設想了用軍隊製造的“人列計算機”,對於書中的秦始皇來說,把資料轉換成二進位制繫結到士兵的行為上是可以的,再從士兵們的狀態得到結果也是可以的,所以用軍隊來做計算機,完全OK。

    事實上,電磁繼電器已經讓人類較為方便地把資料繫結到電流上,但是科學家們著手製造電子計算機的時候電子管已經問世,就用電子管制造了真正意義上的電子計算機。

    而電晶體問世之後,可以在更為精確的程度上把操縱和測量電流,於是後來的電子計算機都用了電晶體來製造,並且隨著工藝的進步,計算機技術得到了飛速發展,人們普遍認為這種發展終將逼近電晶體計算機的物理極限。

    按照這種思路,除了電流之外,還有很多現象是可以用來製造計算機的,比如水流,但是水分子比電子大得多,也較難精確控制,用水流製造出來的計算機效能肯定很難超過電子計算機。不過,如果有人穿越到了兩百年以前,在沒有電子管的情況下,需要較為強大的計算能力的話,可以嘗試製造水流計算機。

    所以,只要找到正確的方法將資料與量子力學的現象繫結、測量結果並還原資料,就可以製造出量子計算機。就算各位對於現在的科技缺乏足夠信任,也請給人類文明足夠的信心。

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