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量子计算的战争即将打响!
在这个领域最初的阶段,计算机仿佛又回到了电子管时代,体形巨大的量子计算原型机看起来就像教堂里的吊灯。虽然只能完成简单的计算,但与最初的电子管计算机相比已经快了近100倍。
IBM 50量子比特原型机,神似吊灯
去年5月,我们共同见证了中国研制的量子计算原型机的诞生(计算能力为10量子比特)并在当时一跃成为世界第一。然而仅仅过了半年,2017年11月IBM又公布了他们研制的世界首台计算能力为20量子比特的量子原型机。这个迭代速度也比早期的计算机升级快了将近10倍。
更猛料的消息发生在今年年初美国的CES大展上...
IBM又将其研制的50量子比特原型机的内部结构和配置公诸于世。这是人们第一次近距离的看到量子计算机的真容。
很多人还对量子电脑不太了解。1982年,美国著名物理物学家理查德·费曼在一个公开的演讲中提出利用量子体系实现通用计算的新奇想法。紧接其后,1985年,英国物理学家大卫·杜斯提出了量子图灵机模型 。理查德·费曼当时就想到如果用量子系统所构成的计算机来模拟量子现象则运算时间可大幅度减少,从而量子计算机的概念诞生了。
金黄色部分是泡在超导环境里工作的
这种计算方式最大的优势在于其可以实现真正的“并行计算”。再通俗点讲,我们现在使用的计算机底层逻辑都是0和1二进制单元间的计算,即使CPU计算效率再高也是按照逻辑顺序来进行计算的,无法满足高强度计算的需求,这也是现在多核CPU出现的原因。
而量子计算打破了这个传统,利用量子力学的原理,它可以使0和1的二进制计算进行叠加,在相同的任务下,量子计算机可以同时进行上百万次的并行0/1计算,所有的二进制计算工作将会同时完成。如果造一颗原子弹所需的计算时间是1个月的话,量子计算可能只需要1秒就搞定了。
不过量子计算机目前最大的限制在于其运行的环境需要严格的控制,要低温超导环境才可以正常运行,如何控制这样的环境来保证计算能力就是目前科学家们最大的挑战,温度的细微变化都会大幅影响量子电脑的运作。也正因如此,我们中国的科学家正着眼于另一个方向的研究——光量子计算,目前这个光量子计算,我们是处于领先地位的。
光量子计算机内部结构
不少人认为量子电脑的能效最少需要达到50个量子比特才能真正体现出量子计算的优越性,从而超越现有的传统电脑,实现“量子霸权”。目前已知的量子计算大部分还都应用在科研领域,真正的新计算机革命来临还有很长的路要走,不过这也不能阻止我们对它的期待。
光量子计算机
猫哥给你描述下量子计算的未来,看你激不激动——
量子计算将会使人类真正实现虚拟与现实世界的融合,地外探索、星际旅行、高级科学、强AI(人工智能)、MR(混合现实)游戏...它的进化将会是我们进入“科幻世界”的基础,量子计算在未来很有可能会帮助我们人类顺利跨越“技术奇点”!
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