结论:
1、相比传统计算机物理硬件上,使用晶体管表示0或1的比特二元状态;量子计算机的硬件可以以两种状态存在。量子比特这种“叠加”的特性,使得量子计算可以沿多条路径前进,而传统计算机一次只能选择一条路径。
小白的观点:量子比特的数字表示方法与传统的完全不一样,一个量子比特包含多个可能的值。
2、量子的“纠缠”和“干涉”的特性,可以一次性的验证量子比特里哪个结果是正确的。
小白的观点:量子比特里包含的多种信息,可以一次性的得出哪个数字是对的。
量子计算机的新闻铺天盖地,作为小白的我们,那些术语看来看去,有点摸不着头脑。我们试着用直白的语言,来简单的说说,量子计算机为什么要比传统计算机快?
传统计算机使用晶体管的特性(类似于开关),其有两种状态,要么开,要么关。这个基本的一个单位,我们称之为比特,在数学上,可以用二进制的0、1来表示。这是计算机最底层硬件的信息表示方式。
而量子计算机,使用量子“叠加”、“纠缠“、”干涉”的物理特性,进行计算而设计的硬件。相对于传统计算机的二进制,量子计算机需要特殊的算法来实现数学的运算。这些数学算法不是小白重点关注的问题,我们一起来看看为什么它很快。
举个例子
我们来看一个查找正确密码的例子:
一个4位比特的密码,在传统计算机里,这个4位比特密码,有16种可能。那究竟哪一个是正确的密码呢,需要计算机一个一个的进行比对,直到比对出正确的那个密码为止。
而量子计算机是怎么工作的呢?一个4位的量子比特,它包含了16种可能的密码。在判断哪个是正确的密码时,把这个4位量子比特给量子计算机,量子计算机能一次性的比对出哪个是正确的密码。
只需一次!是不是比传统计算机少了很多的判断循环?
棋盘麦粒问题
有小伙伴就说了,那才少了15次循环嘛。
如果这个密码很大,有64位呢,那就有2的64次方(2^64)种可能。
2的64次方多大?想象不出来。用数字来表示就是1844万亿还有多。
如果判断1844万亿次,得需要多长的时间啊。有小伙伴说,那可以很多个判断任务一起来计算嘛,这样不就快很多了么。
引用一个例子:
要破解常用的一个RSA密码系统,用现在最强大的超级计算机需要花60万年,但用一个有相当储存功能的量子计算机,则只需花上不到3个小时!
量子计算机,在解决类似与最优路径等计算时,也可以发挥出它的长处。
走出迷宫的最佳路径
现在最稳定、最大的量子计算系统,还没有实用价值。量子状态的稳定和操作,现今还是一件很困难的事。因为量子状态容易被破坏、量子特征持续有限等原因,量子计算的研究还在发展中。
如果某一天这些问题都很好的解决了,也就是所说的“量子霸权”,量子计算就能派上大用场,经典加密技术在它面前会不堪一击。当人工智能、机器学习与量子计算结合,可能会有很大的突破。
我们期待着这一天的到来。