量子计算机刚进入它的“电子管时代”(2)
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并行计算潜力发挥到极限的情况下，量子计算机的算力比起传统计算机，是2^n∶1。 但要强调的是： 量子计算机的结果来自概率统计。量子计算机与传统不同，它要一次次重复程序，一次次地读数（每次结果都不一样）。周而复始，足够多次（让概率的可信度超过99.99999%）后，统计出各量子位为1和0的比例，那才是需要的数字。所以碰上不太复杂的计算任务，量子计算可能比经典计算机更慢。 彩虹与斑马 有量子计算机之前，数学家就在畅想利用量子比特的“丰富内涵”大大缩减计算时间。不过迄今数学家只证明在两种场景中，量子计算大大快于传统计算机。 首先是破解RSA算法。RSA是现在最常用的加密方法，其机理是利用因数分解的困难——把两个大质数相乘很简单，而把乘积拆成两个质数，计算机可能得算几万年。 所以银行可以公开发送一个几千位的数字，并掌握它的两个质因数，而不担心有人算出这两个质因数——用于制造私有的数字钥匙。 但二十多年前Peter Shor证明一种基于量子计算机的算法，可以轻松分解因数，这也让学界研发量子计算机的兴趣大增。 另一种可能的应用是“搜寻未排序的大数据库”，或者叫“大海捞针”。传统计算机只能一个一个比对目标，而量子计算机则可以并行计算。传统计算机用时是T的话，量子计算机用时是“根号T”。前者要花费1百万小时的任务，后者一千小时就能解决。 除了以上两类计算，量子计算机还被寄希望于未来在化学、制药等领域大发神威。理由是：不同于传统计算机，量子计算机是真正的模拟计算机，可以重现真实的自然（物理学家费曼第一个指出这点）。 传统比特的0和1相当于黑白两色，量子比特的“可以指向任何角度的时针”就相当于全彩色谱，可显示出任何一种颜色。 如果说传统的存储器是斑马，量子存储器里就是彩虹。世界是多彩的，用彩虹去描绘世界，当然更直接，更便捷。 才刚起步 量子很脆弱，动不动就会崩溃。 “要将信息编码在一个非常微小的东西上去，比如一个电子，或一个原子核，都首先要把它孤立开来，让它跟周边不作用。这种细微的控制是很难的。”韩正甫说。 各种量子载体都伴随着独特的困难，比如光子时刻前进，电磁场又左右不了它，操控起来很麻烦。目前研究者大概在实验几十种载体：电子、光子、陷阱里的离子…… 韩正甫说：“隶属中科大的中科院量子信息重点实验室，现在正副教授就有50多人，在读的博士生有150人，博士后近30位，一个团队里有很多不同的组，研究的事情虽然互相可以理解，但术业有专攻，比如‘做硅’的就会去研究曝光、清洗等等半导体行业关心的工艺；‘做光’的研究激光发生器、振荡器、光纤之类。” “国内从1980年代初开始量子光学研究。现在多了不少人，但还是个冷门。专业人才稀缺。”韩正甫说，“其实全世界人才都不够。所以谷歌花了几亿美元从加州大学圣芭芭拉分校挖了一个团队过来，主要研究超导量子计算机。” 目前各大公司和研究机构仍在提升量子比特量——争取几十个量子同时稳定，别太快塌陷。超导机器为了让环境接近绝对零度，成本高达成百上千万美元。工程实验机在进步，但几时走到实用还不知道。 回顾1946年第一台计算机ENIAC，用了18000个电子管，那是一种抽成真空电子飞行其中的玻璃管。ENIAC重30吨，每秒钟仅计算5000次。没有十多年后的半导体革命，就谈不上今天的电脑和手机。 应该说，量子计算机刚进入它的“电子管时代”。(记者 高 博)（责任编辑：刘晓方） |
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