谷歌的量子计算机是如何工作的?

谷歌的量子计算机是如何工作的?
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如果你以为升级内存、清理一些旧照片就足以让笔记本电脑跑得更快,那就再想想吧。

谷歌 表示, 其与美国国家航空航天局(NASA)在加利福尼亚州艾姆斯研究中心共同运营的D-Wave 2X量子计算机,处理复杂算法的速度已是标准计算机芯片速度的 1亿倍 。

这为更快解决大数据问题铺平了道路,例如破解密码、清理混乱的数据以及天气建模,同时也让创造真正的人工智能成为可能。

但谷歌宣布的计算技术下一阶段发展预测,并未完全避免受到批评。一些研究人员指出,谷歌 自身承认 ,即部分算法使用传统计算机硬件就能更快求解,而且当前的量子计算机是造价极为昂贵的设备,数年内都无法进入消费市场。

什么是量子计算?

计算的基本元件是一种称为“逻辑门”的是/否开关。这些逻辑门每次只能处于一种状态——开或关。标准计算机包含数十亿个此类逻辑门,它们每秒都能在开和关两种状态之间切换数十亿次。

然而,在任一时刻,这些逻辑门都只处于一种状态。如果让时间静止,再打开机器一探究竟,你会发现所有逻辑门呈现出一种特定的1和0组合。标准计算机必须依次探索其所接收的每个算法的全部潜在解。

亲爱的,我把逻辑门缩小了

量子计算的理念是,这些逻辑门可以同时处于两种状态(即所谓的“叠加态”),从而同时求解复杂算法。

其秘诀在于将逻辑门微缩至极小尺寸,使经典物理定律失效,而由微观事物构成的量子物理领域取而代之。这些微缩后的门被称为“量子比特”,由量子比特构成的量子计算机理论上可同时存在于 所有可能的1和0组合之中。

理论上,这种并行处理能力使计算几乎可以瞬间完成——至少也要快上数百万倍,甚至更多,超过传统计算机所能达到的速度。

这与当前最快的超级计算机相比如何?

2013年,在D-Wave与一台运行复杂算法的顶级台式计算机的测试中,该量子计算机在半秒内给出了100个解。与之对阵的当前最先进的 超级计算机 则需要30分钟才能给出同样数量的解。

这快了3,600倍。

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我们还要等多久才能见到可正常运行的量子计算机?

微软认为,我们有望在未来十年内见证首台可运行的 混合量子计算机 问世。目前,稳定性和成本是两大巨大障碍;但眼下的首要任务是先让这项技术真正运转起来。

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作者:Henry Taylor,世界经济论坛社交媒体制作人

图片:2015年12月8日,一台D-Wave 2X量子计算机在加利福尼亚州山景城NASA艾姆斯研究中心量子人工智能实验室(QuAIL)的媒体参观活动中被拍摄。REUTERS/Stephen Lam

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