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量子计算机利用量子力学的特性来比常规计算机更快地解决

  • 2019-08-13 16:56:05

据包括德国诺贝尔奖获得者克劳斯·冯·克利兹在内的科学家称,长期以来受欢迎的量子计算机 - 一种被称为计算机下一次大革命的超高速技术 - 可能至少在10年内不会进入市场。量子计算机利用量子力学的特性来比常规计算机更快地解决问题。长期以来,人们一直认为它们可以促进科学,拯救生命的药物,机器学习和疾病诊断等方面的新突破。

76岁的Klitzing因发现整数量子霍尔效应而获得1985年诺贝尔物理学奖,他表示,量子计算机如果有的话,将不会取代传统的系统,而且主要用于研究和工业。

Klitzing在第69届林道诺贝尔奖获得者会议上告诉PTI,“我不会再看到量子计算机在未来10年内推出,即使它们来了,我觉得它们无法用于普通人的日常计算。”

来自美国国家标准与技术研究院(NIST)的Elena Jordan同意Klitzing。

“能够胜过经典计算机的量子计算机将在不久的将来无法使用。这是因为它们仍处于开发阶段,”乔丹说,他是科罗拉多大学博尔德分校的博士后研究员。

“有一些小型量子计算机可以被视为原理的证明,但大多数研究小组仍在努力改进单门操作,如更好的保真度和更快的速度。他们远远没有提供一个完全可编程的量子计算机量子比特,“她告诉PTI。

乔丹希望有一些有用的量子模拟器只能用于有限的任务 - 即模拟一个难以研究的不同量子系统。

“这些模拟器将对基础研究感兴趣,”乔丹说。

虽然经典计算机具有由比特组成的存储器,其中每个比特由一个或零表示,但另一方面,量子计算机维持一系列量子比特,其可以表示一个,零,或者这两个量子位状态的任何量子叠加。

“在实验室中难以实现或在经典计算机上难以实现的自然界中的复杂现象可以在量子计算机中进行模拟。量子计算机将成为创新思想和理论的下一个家。基于新理论,可以制造新的材料,药物或设备。这最终可以帮助我们技术进步和改善人类健康,“奥地利量子光学和量子信息研究所的Manoj K Joshi指出。

“简单和小型量子计算机已经存在于实验室中,但如果你问一个完全成功运行的全功能机器,或许我们将不得不等待这一点,”乔希说,并指出公司的一些举措。诸如IBM Q,DWave和Google AI等方面已经到位。

德国马克斯普朗克固态研究所所长Klitzing表示,量子计算机可能在有限的领域有所帮助,而普通计算机则是社会的支柱。

“我不认为我们是否需要智能手机中的量子计算机或解决一般算术问题的目的。它还将在技术/公司方面进行研究应用,”Joshi,他也与奥地利因斯布鲁克大学告诉PTI。

科学家认为,预计量子计算机可用于解决硬优化问题,保证安全通信,并有助于找到药物或肥料的新分子,使许多人的生活更美好。

“我认为经典计算机对于一般用途来说仍然是最重要的。未来,可能是较小的量子计算机部件用于安全通信,计算机中的真正随机数发生器可以用于加密,”约旦。

“重要的一点是,量子计算机只能在某些任务上胜过经典计算机,而不是一般,”她说。

Jordan认为,在研究和工业领域,量子处理器可以用于某些优化问题,这些优化问题对于经典计算机而言是难以解决的,并且无法有效地解决。例如,她说,微软正在开发量子计算机算法,用于计算针对药物或肥料进行优化的新分子的结构。然而,Jordan指出,具有大量量子比特的完全可编程量子计算机在某些任务上的性能优于传统计算机,但一般情况下并不理想。

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