量子計算機有多快,量子計算機能有多快?

1、量子計算機能有多快? 在過去的五十年中,標準計算機處理器的速度越來越快 。然而,近幾年來,這項技術的局限性已經變得很明顯:芯片組件在重疊或短路之前只能變得如此小,并且只能緊密地組裝在一起 。如果公司要繼續建造速度更快的計算機,就需要做出一些改變 。
未來越來越快的計算的一個關鍵希望是我自己的領域,量子物理學 。量子計算機有望比信息時代迄今發展的任何東西都快得多 。但我最近的研究表明,量子計算機將有其自身的局限性,并提出了解決這些局限性的方法 。
對物理學家理解
的局限性,我們人類生活在所謂的“經典”世界中 。大多數人只是稱之為“世界” , 并且已經直觀地理解了物理學:例如 , 投擲一個球使它以一個可預測的弧線向上然后向下運動 。
即使在更復雜的情況下,人們也傾向于無意識地理解事物是如何工作的 。大多數人基本上都明白 , 汽車的工作原理是在內燃機中燃燒汽油(或從電池中提取儲存的電能) , 產生能量,通過齒輪和車軸傳遞能量 , 使輪胎轉動,從而推動道路前進 。
根據經典物理定律,有理論上的對這些過程的限制 。但它們的速度高得離譜:例如,我們知道汽車永遠不能超過光速 。不管地球上有多少燃料,或者道路有多大,或者建造方法有多強 , 沒有一輛車能接近10%的光速 。“KDSPE”“KDSPs”的人從來沒有真正遇到世界的實際物理極限,但是它們存在,并且通過適當的研究 , 物理學家可以識別它們 。不過,直到最近,學者們才有了一個相當模糊的概念 , 即量子物理學也有局限性 , 但不知道如何找出它們在現實世界中的應用 。
海森堡的不確定性
物理學家將量子理論的歷史追溯到1927年,當德國物理學家維爾納·海森堡(Werner Heisenberg)證明經典的方法對非常小的物體,即那些大約與單個原子大小相當的物體不起作用時 。例如,當有人投擲一個球時,很容易確定球的確切位置和移動速度 。
,但正如海森堡所說,原子和亞原子粒子不是這樣的 。相反,觀察者可以看到它的位置或移動的速度,但不能同時看到兩者 。這是一個令人不安的認識:即使從海森堡解釋他的想法的那一刻起 , 阿爾伯特·愛因斯坦(以及其他人)就對此感到不安 。必須認識到,這種“量子不確定性”不是測量設備或工程的缺點,而是我們大腦的工作方式 。我們已經進化到習慣于“經典世界”的工作方式,以至于“量子世界”的實際物理機制根本超出了我們完全掌握的能力 。
進入量子世界
如果量子世界中的一個物體從一個位置移動到另一個位置 , 研究人員無法精確測量它離開的時間也不知道什么時候能到 。物理學的局限性使探測它有微小的延遲 。所以不管移動的速度有多快,都要稍晚才能被發現 。(這里的時間長度是難以置信的微小——百萬分之一秒——但是加起來超過了數萬億的計算機計算 。)
延遲有效地減慢了量子計算的潛在速度——它強加了我們所說的“量子速度限值” 。
在過去的幾年里,我的研究小組有重大貢獻的,已經表明了這個量子速度極限是如何在不同的條件下確定的,比如在不同的磁場和電場中使用不同類型的材料 。對于每一種情況,量子速度極限是高一點還是低一點 。
讓每個人都大吃一驚 , 我們甚至發現,有時候意想不到的因素會幫助事情加速,有時 , 會以違反直覺的方式 。
來理解這種情況,想象一個粒子在水中運動是很有用的:當它運動時,這個粒子會取代水分子 。當粒子移動后 , 水分子很快回到原來的位置,在粒子的通道后面沒有留下任何痕跡 。
現在想象同一個粒子穿過蜂蜜 。蜂蜜比水有更高的粘度-它更厚,流動更慢-所以蜂蜜顆粒在顆粒移動后需要更長的時間才能移動回來 。但在量子世界里,蜂蜜的回流會產生壓力,推動量子粒子向前運動 。這種額外的加速可以使量子粒子的速度極限不同于觀察者的預期 。
設計量子計算機
隨著研究人員對這種量子速度極限的更多了解,它將影響量子計算機處理器的設計 。就在工程師們發現如何縮小晶體管的尺寸并將它們更緊密地封裝在一個經典的計算機芯片上時,他們需要一些聰明的創新來構建盡可能快的量子系統,盡可能接近極限速度 。
有很多東西需要我這樣的研究人員去探索 。目前尚不清楚量子速度限制是否如此之高以至于無法實現,就像汽車永遠無法接近光速一樣 。我們還不能完全理解環境中的意外元素(比如例子中的蜂蜜)是如何幫助加速量子過程的 。隨著基于量子物理學的技術變得越來越普遍,我們需要更多地了解量子物理學的極限在哪里 , 以及如何利用我們所知道的東西來設計系統 。
Sebastian Deffner,馬里蘭大學物理助理教授,巴爾的摩縣
這篇文章最初是在對話中發表的 。閱讀原文 ?!?br />

量子計算機有多快,量子計算機能有多快?

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2、簡單的比喻一下量子計算機的速度有多快?每秒運算高達一萬億次 。
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3、簡單的比喻一下量子計算機的速度有多快?不能單純的這么問 , 就像你問AMD的和Intel十年前的CPU誰家的好是一樣的,沒有可比性 。
因為量子的計算速度和可控量子數n有關,大概是乘方的關系2∧n(2的n次方) 。但是目前這個可操控數還比較低,大概不到20 。
而電子計算機現在很成熟,超大規模集成電路上 , 一塊指甲蓋大小的面積就可以有幾億個元件 ?,F在家用電腦的運算速度大概是每秒2.5×10∧9次,超級計算機是3.39億億次 。顯然要比量子計算機2的20次方(約10∧8)大很多 。
不過,超級計算機采用的是CPU疊加,會有上萬個CPU和GPU組成,這個時候是1+1<2的,因為需要有效地調用CPU也是需要計算量的 , 不然一方有難,八方圍觀,會更加不利 。而且隨著數量的增多 , 這個問題還會越發明顯,就會越難調用好沒一塊處理器 。
并且功耗十分巨大,大概相當于上萬戶家庭日常生活的平均用電功率 。同時還需要散熱,不然就會損壞 。
而量子計算機并不是加,而是乘法 , 換句話說,20個量子的運算速度不如當前的家用電腦,30個的速度是10∧9次方左右 , 32個量子比特就能超過當前的家用電腦,60個就能超過當前的超級計算機 。但是功耗卻十分的低 。
換句話說,電子和量子兩個技術路徑就像是兩個賣交通工具的老板 。
電子說:“一萬塊錢買轎車 , 兩萬塊錢買超跑,三萬塊錢買螺旋槳飛機,八萬塊錢買噴氣式飛機 。”
量子說:“五萬塊錢買輛自行車 , 六萬塊錢買輛小轎車,七萬塊錢買火箭 ?!?br /> 也就是說,你的技術水平相當于五萬塊的時候 , 對于電子的螺旋槳飛機是碾壓量子的自行車的,但是當你的技術水平達到了八萬的時候,就會發現量子物美價廉 , 碾壓電子 。而按現在人類的技術水平,電子還是領先于量子的,但是量子一旦取得突破后,超級計算機幾萬年才能解開的方程或密碼 , 量子計算機只需要幾分鐘就可以 。
如果現在傳統計算機的速度是自行車,量子計算機的速度就好比飛機 。
量子計算機就是科學家嘗試打開未來無限可能性的一把鑰匙 。從理論上來看,量子計算機可以很輕松地“秒殺”傳統經典計算機:曾有人打過一個比方,如果現在傳統計算機的速度是自行車,量子計算機的速度就好比飛機 。
而“秒殺”的奧妙就在于“量子”二字 。
【量子計算機有多快,量子計算機能有多快?】按照科學家的說法,經典計算機在二進制算法中只能“非此即彼”:要么是0 , 要么是1 。但量子計算機卻擁有了“同時存在”的能力 。
打個形象的比方,目前我們常用的經典計算機,在提取某個需要解決的問題時,需要把所有可能性列舉并驗證一遍 , 才能“找到”正確的信息,這相當于一個擁有雙手的人,一個時間段只能做一件事情;而量子并行計算能夠直接計算并提取出相應信息,相當于一個擁有2的N次方雙手的千手觀音 , 可以同時做2的N次方雙手可以做的事情 。
后者速度有多快,就取決于N的指數級增加 。
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4、被稱為人類科技的極限的量子計算機,計算速度有多快?量子計算機(quantum computer),是一種全新的基于量子理論的計算機,遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置 。在傳統計算機中,每個電子元件只能表示“1”或“0”、即“開”或“關”兩種狀態;而量子則可以同時表示多種狀態,這就意味著很少的量子比特就能實現大量經典比特才能完成的計算 。“如果一臺量子計算機的單次運算速度達到目前民用電腦CPU的級別,那么一臺64位量子計算機的速度將是目前世界上最快的‘天河二號’超級計算機(每秒33.86千萬億次)的545萬億倍!”
首先量子計算機處理數據不像傳統計算機那樣分步進行,而是同時完成,這樣就節省了不少時間,適于大規模的數據計算 。傳統計算機隨著處理數據位數的增加所面臨的困難線形增加 , 要分解一個129位的數字需要1600臺超級計算機聯網工作8個月,而要分解一個140位的數字所需的時間要幾百年 。但是利用一臺量子計算機,在幾秒內就可得到結果 。系統的某部分發生故障時,輸入的原始數據會自動繞過,進入系統的正確部分進行正常運算,運算能力相當于1000億個奔騰處理器,運算速度比現有的計算機快100倍 。 
而量子計算機的計算能力跟其所能控制的量子數量有關 , 專家預計十年內,超導量子操縱能夠做到100個粒子,這樣就意味著這量子計算機的計算能力能夠達到目前世界所有計算能力之和的100萬倍 。 
這樣的超級計算的能力,能夠顛覆目前所有天氣預報、金融分析、建筑分析等等 。如果將量子計算機運用在在軍事方面 , 一秒鐘就能夠破譯全世界所有的密碼 。
量子計算機會比傳統計算機的工作效率高無數倍 。在其他一些領域,有著巨大的優勢,其中一個就是數據檢索,為了在數據庫查找東西,一個普通計算機不得不查看所有詞條,量子計算機算法卻只需要存入時間的腳本 。
根據理論預計,求解一個億億億變量的線性方程組 , 利用GHz時鐘頻率的量子計算機將只需要10秒鐘的計算時間 。擁有100個光子的量子計算設備每秒鐘的運算能力可高達1萬億次 。
非常的快,快的令人難以想象,可以用幾秒時間完成原始計算機好多倍的計算量,速度是非??斓模跞说南胂?。
鐵子,解壓密碼,需要分享者提供
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5、24比特量子計算機多快每秒1萬億次 。
如果傳統計算機的速度是自行車 , 24比特量子計算機的速度就好比飛機 , 24比特量子計算機的運算速度是每秒運算高達1萬億次 。
24比特量子計算能夠直接計算并提取出相應信息,相當于一個擁有2的N次方雙手,可以同時做2的N次方雙手可以做的事情 。

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