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量子计算机到底有多强咱先弄明白了它的工作原理再来评价

※发布时间:2018-5-16 15:23:09   ※发布作者:habao   ※出自何处: 

  D-Wave的QPU由容纳着若干铌制微型环的晶格组成,每个晶格是一个量子比特。在低于9.2K的温度下,铌会成为超导体并显露量子力学效应。

  在量子态下,电流会同时向两个方向流动,这代表量子比特正处于叠加状态,即同时处于“0”和“1”两个状态。在问题解决过程的最末端,这种量子叠加态会坍缩回“0”或“1”两种状态的其中一种。

  实现由单个量子比特到多个量子比特组成的QPU的进步,需要量子比特间的互连以进行信息交换。量子比特之间通过耦合器相连,后者同样是超导体环。量子比特和耦合器之间的互连,和管控的控制电共同创造了一个可编程的量子元件的集成结构。

  当QPU得到问题的解决方案时,所有的量子比特会在它们的最终状态下稳定下来,而它们承载的数值将会以比特串的形式反馈给使用者。

  D-Wave 2000Q系统最多能装下2048个量子比特和5600个耦合器。为了实现这个规模,其使用了128000个约瑟夫逊结,这也让D-Wave 2000Q的QPU在当时成为了有史以来最为复杂的超导集成电。

  D-Wave的系统耗能低于25千瓦,其中大部分用于制冷及操控前端服务器。水冷系统的需求和一个厨房龙头所能提供的水量相当,其所需的空调水平是同等规模系统的十分之一。

  与经典的计算方法截然不同,D-Wave的量子计算机,运用量子退火算法来解决问题,即利用真实世界中量子系统的天然倾向来寻找低功耗的状态。

  如果用一个高低不等的地形图来代表最优解问题,地形图上的每一个坐标代表一种可能的解决方案,而每一点的海拔代表它的功耗,那么最佳解决方案就在山谷最深处最低的那一点上。

  计算过程通过将量子处理器(QPU)初始化至某一已知问题的基态,同时让系统朝着待解决问题进行退火而完成,这也让其在计算过程中能够自始至终保持低功耗的状态。(广域寻找最低点)

  计算结束后,每个量子比特都以“0”或“1”的状态呈现,最终的状态就会是待解决问题的最优解或近似最优解。

  自2016年8月16日,由中国科学技术大学研制的世界首颗量子科学实验通讯卫星“墨子”号成功发射上空以来,量子密钥分发建立的一次一密的加密方式,实现了点对点方式的安全通信。

  在位于纽约市以北约50英里处僻静乡村中的一个小型实验室内,天花板下缠绕着错综复杂的管线和电子设备。这一堆看似杂乱无章的设备是一台计算机。它与世界上的任何一台计算机都有所不同,而是一个即将开创历史的里程碑式设备。

  量子计算机并不是用来浏览互联网、收发邮件,也不是用来运行常规软件。相反,量子计算机的基础为量子力学。量子力学为物理学的一个分支,该学科创立时间已有100年左右,并对人们的传统看法发起挑战。量子物理学研究对象为很小的事物,如电子和光子等,并试图解决人们此前没能解决的问题。

  想象一下,在房间中有两个手电筒,它们,使其光束交叉。注意到特别之处了吗?可能没有,因为构成光的单光子之间没有互动。它们只是简单地通过彼此。但是,如果光粒子可以交互,如同普通物质中的原子之间可以吸引和一样呢?

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