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2018-05-16 00:16 出处:PConline原创 作者:Wesley 责任编辑:zhangxiaomeng

  【PConline 杂谈】量子计算或许已经成为了当今最火热的话题点之一,对于量子这个概念来说,或许有很多读者存在着一些误解和困惑,量子是什么东西,量子计算究竟怎样推动科技的进步,量子计算究竟与我们这些普通用户有何关系?这一系列的困惑相信是很多读者的共同点,本期我们就一起来聊聊量子计算的那些事儿。

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  量子计算是什么

  量子并不是一种粒子,准确地说量子在很多地方代表着一类形容词,而并不是名词,量子计算所代表的也是一整套自然规律的综合,这套规律是基于人类现有认识范围当中物质世界的“基本算法”。

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  基于量子计算而发展起来的量子物理学是现如今人类历史上所建立的最为基础、最为精准的一套科学理念,现代物理学的主体就是量子力学在各个不同物质尺度上的一系列延伸和应用。对于量子计算来说,物体能够通过同时处于不同状态去进行叠加,从而形成一种叫做“波粒二象性”的角度模型,在量子计算当中,相互作用的物体之间存在着一种不受距离限制,用任何经典规律都无法解释的关联关系,这种关联关系当中携带着大量的数据和很多关键信息,其作用就是能让发生关联的各个物体之间处于一种不可分割的整体状态。

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  量子计算当中,测量是非常关键的一环,测量不是被动地读取信息,而是需要去从根本上改变被测物体的状态,我们制造量子计算机遇到的大部分难题最终都能归结到量子测量。

  量子计算的细分技术

  对于量子计算来说,其实早就应用在了很多领域当中,其中不仅包含了晶体管、激光、原子钟等应用,还包含了像核磁共振等一系列大规模的应用当中,对于被应用了量子计算的设备来说,其工作原理都必须是原子原子尺度之上的,必须通过量子力学能够去解释的应用。

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  此外,近些年被媒体报道的火热的量子通信也是量子计算技术的一类大规模应用,我们在单个量子态水平上的第一种工程实践就是量子通信,量子通信其实就是量子电报,让信息通过单个光学频率的光子,使得信息加载在光子的不同量子当中,从而传递大量的信息,量子通信的物理基础其实就是单光子的产生、操作、传输和测量的过程。

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  量子通信在上世纪90年代就已经被国外的科学家们提出来了,在2007年的瑞士大选当中,日内瓦大学创办的一家企业实现了电子选票传输的量子加密过程,这也是量子通信技术第一次被官方公开使用。

  我们对量子通信的误解

  对于量子计算技术来说,就像前文我们所说的那样,用户仍然会存在着很多误解和疑虑,量子通信最主要的意义并不是加速,而是数据的保密,它传递的不是信息正文,而是加密密钥,有很多用户认为量子通信是绝对保密的,这种说法的正确说法应该是,在理想的条件之下,量子通信在信息传输过程当中是无条件安全的。这样来说还相对严谨一些。

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  量子通信的安全范围仅限于光子的传输过程当中,一个完整的通信过程至少要包含编码、发送、传输、接收、解码等几个步骤,量子力学定律能够保证密钥在理想的量子信道当中不被窃听,但是对于收发两端的传统安全问题是没办法去解决的。

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  在我看来,量子通信的根本意义在于基础研究的意义,其基础研究的意义要远远大于其实用价值,保密通信本身在科技发展的整个大趋势当中本身也只是一件很小的事情。

  量子计算机的作用

  从某种意义上来讲,量子计算机其实并不是一种更快速的计算机设备,它在逻辑、输出方式等方面和传统的经典计算机有根本上的不同,其中最大的不同就是量子纠缠的存在,量子纠缠是与物质、能量、信息等并列的一种自然资源,通过对这些资源的充分利用能够使得量子计算机发挥其巨大威力和计算能力。

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  量子计算起源于一类好奇心驱动的思维模式,在近二十年当中有了一个十分坚实的进展和效果,有很多业界专家表示量子计算在短期内还将是一种基础研究,没有立即可操作的实际应用。[返回频道首页]

 

 
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