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虚拟幻想将照进现实 量子计算机已不再遥远

导读: 顾名思义,量子计算机是一种遵循量子力学规律,进行高速运算、存储及处理量子信息的物理装置。也就是说,它是一种基于量子效应的新型计算装置,其基本原理是以量子位作为信息编码和存储基本单元,通过大量量子位的受控演化来完成运算任务。

OFweek电子工程网讯 顾名思义,量子计算机是一种遵循量子力学规律,进行高速运算、存储及处理量子信息的物理装置。也就是说,它是一种基于量子效应的新型计算装置,其基本原理是以量子位作为信息编码和存储基本单元,通过大量量子位的受控演化来完成运算任务。由于量子计算机利用量子叠加特性进行超并行运算,其计算速度比传统电子计算机快得多。目前的超级电子计算机需要几百年乃至上千年才能完成的计算任务,量子计算机可在分秒之间给出结果。因此,量子计算机一旦研制成功,无疑将是计算技术上的一场革命。

随着经济和科学技术的迅速发展,海量运算任务的及时完成和科技难题的解决都需要超高速计算机的支持。在这种情况下,我国和世界一些国家都在大力研制量子计算机,并取得积极的成果。

虚拟幻想将照进现实 量子计算机已不再遥远

虚拟幻想将照进现实 量子计算机已不再遥远

量子芯片成为取得突破的关键

在研制量子计算机方面,我国科研成果处于世界前列。前不久,中国科技大学的量子实验室成功研发出半导体量子芯片和量子存储技术,宣告我国对量子计算机的研究取得突破性进展,标志着我国已跻身于世界科技创新强国行列。

这里需要强调的是,我国对量子计算机研制的突破是关键性的技术突破。众所周知,量子芯片被视为量子计算机的大脑,有了它,计算机的逻辑运算和信息处理就成为可能;有了量子存储技术,就能通过它实现超远距离的量子传输。因此,这一突破既振奋人心又增强了科研人员研发量子计算机的自信。

说起量子计算机,有人可能感到陌生、深奥。因此,我们需要先了解量子是什么,通俗地说,量子就是构成物质的基本单元,是能量不可再分割的携带者。例如,光子是光能量的最小单元,也称光的微粒,不存在半个光子。量子有两个特性,一个是量子纠缠,利用它就可以远距离同步传递不会被破解的信息;另一个是量子叠加,是指一个量子系统可以处在不同量子态的叠加态上。这表明量子的状态随机变化?两种状态可叠加存在,这就是量子叠加态。

世界上大多数科技发明基本上都是由于社会需要和科学技术发展到一定程度而创造问世的,量子计算机也不例外。20世纪80年代初,美国物理学家理查德·费曼从科研实践中认识到,如果要用传统的电子计算机模拟量子力学,那么微观粒子数量越多,计算量也就越大,也就越不可能实现模拟。因此,要模拟量子力学,就必须采用和它的原理相同的方式。从此开始,量子力学便和计算机科学联系在一起。此后不久,科学家们提出了量子计算机的概念。随后,一些国家便行动起来研制量子计算机。

例如,美国、加拿大和欧洲一些国家都全力以赴地研制量子计算机。美国IBM公司和加拿大D—Wave公司通过不同的方式各自创造出了功能计算机,但这些计算机无法扩展量子比特(Qubits,也即量子位),因而还不能称之为量子计算机。目前,大多数量子计算机的研制都还处于实验阶段,而美国谷歌公司宣布要成为世界上第一个研制出量子计算机的公司,并将于2017年研制成功。

近期,谷歌的研究成果表明,高性能量子计算机的开发难度已比之前预期的要低。例如,在某些计算方面,包含50个量子位的量子芯片已经比传统电子计算机在运算能力方面更强大,这就更增加了谷歌研制量子计算机的信心。除谷歌外,美国微软、IBM和我国阿里巴巴公司都在进行量子计算机的相关研究,并取得了一定的成果。

我国除了成功研发出半导体量子芯片和量子存储技术外,还创造性地开发出超晶格系统,以及分辨率达1微米的超冷原子显微镜,并通过这些装置在世界上首次制备和测控了约600对呈现纠缠状态的量子,迈出了量子计算机研制的重要一步。

有耕耘才有收获。看来,性能高超的量子计算机离我们已经不再那么遥远,科学家们将用双手和智慧将它从虚拟的幻想变成人们需要的现实。

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责任编辑:Trista
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