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量子计算是什么意思?通俗解释量子计算

2022-03-30 16:28:41 | 来源:互联网 | 13344人阅读 | 作者:币圈子
全文导读
就在最近,我国的首家量子计算公司图灵量子完成了上亿元的A+轮融资,该公司还推出了首款商用的光量子计算模拟软件,现在已经开始试用。图灵量子是在2021年2月成立的,成立俱进一年的时间,该公司已经完成了三轮大额融资,其

就在最近,我国的首家量子计算公司图灵量子完成了上亿元的A+轮融资,该公司还推出了首款商用的光量子计算模拟软件,现在已经开始试用。图灵量子是在2021年2月成立的,成立俱进一年的时间,该公司已经完成了三轮大额融资,其累计的融资额已经超过了5亿元人民币。2021年还被称为了量子计算的元年,因为这一年大量的资本加速涌入了量子计算赛道。那么究竟量子计算是什么意思?下面就让币圈子小编为大家通俗的解释一下这个量子计算。

量子计算是什么意思?通俗解释量子计算

量子计算是什么意思?

量子计算是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式。对照于传统的通用计算机,其理论模型是通用图灵机;通用的量子计算机,其理论模型是用量子力学规律重新诠释的通用图灵机。从可计算的问题来看,量子计算机只能解决传统计算机所能解决的问题,但是从计算的效率上,由于量子力学叠加性的存在,某些已知的量子算法在处理问题时速度要快于传统的通用计算机。

量子力学态叠加原理使得量子信息单元的状态可以处于多种可能性的叠加状态,从而导致量子信息处理从效率上相比于经典信息处理具有更大潜力。普通计算机中的2位寄存器在某一时间仅能存储4个二进制数(00、01、10、11)中的一个,而量子计算机中的2位量子位(qubit)寄存器可同时存储这四种状态的叠加状态。随着量子比特数目的增加,对于n个量子比特而言,量子信息可以处于2种可能状态的叠加,配合量子力学演化的并行性,可以展现比传统计算机更快的处理速度。

量子计算的发展

量子计算(quantum computation)的概念最早由阿岗国家实验室的P. Benioff于80年代初期提出,他提出二能阶的量子系统可以用来仿真数字计算;稍后费曼也对这个问题产生兴趣而着手研究,并在1981年于麻省理工学院举行的First Conference on Physics of Computation中给了一场演讲,勾勒出以量子现象实现计算的愿景。1985年,牛津大学的D. Deutsch提出量子图灵机(quantum Turing machine)的概念,量子计算才开始具备了数学的基本型式。然而上述的量子计算研究多半局限于探讨计算的物理本质,还停留在相当抽象的层次,尚未进一步跨入发展算法的阶段。

1994年,贝尔实验室的应用数学家P. Shor指出 [3],相对于传统电子计算器,利用量子计算可以在更短的时间内将一个很大的整数分解成质因子的乘积。这个结论开启量子计算的一个新阶段:有别于传统计算法则的量子算法(quantum algorithm)确实有其实用性,绝非科学家口袋中的戏法。自此之后,新的量子算法陆续的被提出来,而物理学家接下来所面临的重要的课题之一,就是如何去建造一部真正的量子计算器,来执行这些量子算法。

许多量子系统都曾被点名做为量子计算器的基础架构,例如光子的偏振(photon polarization)、腔量子电动力学(cavity quantum electrodynamics,CQED)、离子阱(ion trap)以及核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)等等。截止到2017年,考虑到系统的可扩展性和操控精度等因素,离子阱与超导系统走在了其它物理系统的前面。

2019年8月,中国量子计算研究获重要进展:科学家领衔实现高性能单光子源。中科院院士、中国科学技术大学教授潘建伟与陆朝阳、霍永恒等人领衔,和多位国内及德国、丹麦学者合作,在国际上首次提出一种新型理论方案,在窄带和宽带两种微腔上成功实现了确定性偏振、高纯度、高全同性和高效率的单光子源,为光学量子计算机超越经典计算机奠定了重要的科学基础。国际权威学术期刊《自然·光子学》发表了该成果,评价其“解决了一个长期存在的挑战”。

2021年10月,中科院量子信息与量子科技创新研究院科研团队在超导量子和光量子两种系统的量子计算方面取得重要进展,使中国成为世界上唯一在两种物理体系达到“量子计算优越性”里程碑的国家。

以上就是币圈子小编对于量子计算是什么意思这一问题的通俗解释。量子计算是有可能让计算机的计算能力得到大幅度的提升的,不过现在仍然存在很多障碍。目前大规模量子计算所存在的最重要的问题就是,怎么让足够多的量子比特的量子相干性得到长时间的保持,同时又要在这个时间内做出足够的超高精度量子操作。随着量子技术的不断发展,我们相信这一问题会得到解决,现在华为已经曝光了自己的量子计算成果,百度也推出百度量子平台,就在今年年初,我国首个量子计算全球开发者平台也正式上线了。

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