量子计算机 科技还是骗局?

2013年09月03日 11:19
来源:凤凰创新

 

今年5月份时,曾有大量报道宣称,建立在物理原理基础上的量子计算机已经超越了传统计算机,这意味着其运算速度将加快几千倍。这一消息在技术界掀起了一片波澜。量子计算机这一设想本身就是划时代性的,因为它一旦建成,不仅在运转速度上远超以往依赖数字算法的传统计算机,还将能够破解大部分今天使用的加密协议。

然而,在接下来的几个星期,发生在量子计算研究人员之间的一场大争论却浮出水面。有专家质疑,在加拿大不列颠哥伦比亚省伯纳比制造的这一基于D-Wave系统的机器,是否真的如公司所宣称的那样加速,更重要的是,它是否真的是利用量子物理学的原理,操纵电子和光子这些宇宙基础颗粒运作的?

事实上,大多数研究人员都没有访问D-Wave专有系统的权限,所以他们不能简单地验证其配置,以便向公司提出索赔。但是,即使他们能够查看机器的构造,也无法会知道它的真实运作原理。

这是因为,验证一台普通电脑的过程很简单。在每一步计算时,工程师可以检查其内部状态——一些0和1的数字系列—— 以确保程序确实按照宣称的方式运行。

然而,量子计算机的内部状态却是一堆“量子比特(比特为二进制数据单位)” ,同时也是一组0和1构成数据序列的混合物,就像薛定谔传说中的量子力学猫,它同时既是活的也是死的。

写下一个大型量子计算机的内部系统运行程序,需要天文级的参数量,包含1000个量子比特,超过宇宙中所含的粒子总数。

薛定谔的猫

 

薛定谔著名的思想实验中,随机事件可以释放一种毒药,在盒子里杀死一只猫,这一几率是50%。但直到盒子被打开之前,猫被认为是处于量子叠加的状态中,也就是说,在某个瞬间,猫有50%几率是活的,还有50%几率是死的,两种状态同时存在。(插图来自Doug Hatfield)

测量量子计算机系统有一个根本障碍:就是如何推翻量子系统“叠加”的状态,而在古典恒定的状态下测量它。(而不像测量薛定谔的猫时,它同时既是活的也是死的。)这样,量子计算机的内部运作也就不过是一个普通的数字集合。

柏克莱加州大学的研究者瓦齐拉尼说, “你怎么来测试一个量子系统呢?”

然而,瓦齐拉尼确实想到了一种办法测试量子计算机,假设计算机系统有两个互相缠绕的组成部分(即“死猫”和“活猫”)。在4月25日发行的自然杂志上,瓦齐拉尼与美国南加州大学洛杉矶分校的本雷查德利用警匪片惯用的绝招证明了如何描绘量子计算机内部状态的方法。

两人将这两个假说分隔开,如同在不同的房间内一样,分别用一组问题来检验。如果计算机这两个部分的回答一致,不仅可以找出它们的内部状态和操作的标准,也发出指令,将迫使这两半共同以询问者希望的方式进行任何量子计算。

对此,比利时布鲁塞尔自由大学的Stefano Pironio认为,“这是一个巨大的成就。”

量子计算机

量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息,运行的是量子算法时,它就是量子计算机。量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究。研究可逆计算机的目的是为了解决计算机中的能耗问题。

标签:量子计算机 骗局 状态

[责任编辑:王小萱]

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