当前位置：互动百科网 > 生活 >

恐怖的算力：量子计算机，纠缠态下的超级速度

时间：2024-10-28 22:24来源：www.shanbeikao.com作者：未知点击：

什么是量子纠缠呢？

请想象一下，大家把一双鞋子放入两个鞋盒子中，不过，大家不了解哪一个盒子中放的是右脚鞋，哪一个盒子中放的是左脚鞋。目前，把两个鞋盒分开得足够远，你打开其中一个，假如看到的是右脚鞋，那样你就了解，另外一个鞋盒中一定是左脚鞋，反之亦然。

上面这段像是废话？不要着急，重点还没有来呢。

假如这双鞋子不是普通的鞋子，而是一双量子纠缠鞋，那状况就完全不同了。很神奇的是，盒子在没被打开之前，里面的量子鞋居然处在了左和右的叠加态中，既是左脚鞋，也是右脚鞋。你打开鞋盒之后，大概看到左脚鞋，也大概看到右脚鞋，这是不确定的。但只须其中一个鞋盒被打开了，另一个鞋盒中的鞋子也就等于确定了左或右，打不打开都确定了下来。

这就是神奇的量子纠缠现象。但应该注意，宏观物体是没有叠加态的，上面说的“量子纠缠鞋”，实质指的是微观世界的粒子。量子纠缠现象是量子叠加态的势必结果，虽然非常神奇，但并不神秘。量子纠缠有着很广阔的应用前景，譬如，量子计算机。

量子计算机是科学家们正在研究中的将来计算机，它有一些特殊的本领是电子计算机望尘莫及的。譬如说，用目前的电子计算机来计算某一个方程的解，可能需要好几亿年，但，同样的计算工作交给量子计算机，仅需 1 秒钟已经足够。

大家先从最简单的一个例子开始。

目前，我手里有一把锁，它有两个齿孔，一个朝上，一个朝下；这把锁就需要一个和它匹配的钥匙才能打开：

但，目前的状况是，我不对你说我这把锁的两个齿孔到底什么朝上，什么朝下，如此一来，就一共有四种可能性了：

假如你是那个配钥匙的工匠，你感觉要如何才能打开锁呢？没其他好方法，只能去凑，运势不好的话，可能就要凑到最后一种钥匙才能把锁给打开了。

大家目前的电子计算机解方程的过程，就仿佛这个配钥匙的工匠，它的工作原理就是一把钥匙一把钥匙地去凑，直到凑出来为止。假如齿孔的数目是 3 个，那就会有 8 种不一样的可能性，齿孔是 4 个，就会有 16 种不一样的可能性。这种可能性的增加速度是飞快的，只须当齿孔的数目达到 40 个，就有超越 1 万亿种可能性了。

但若是量子计算机呢？大家还是以这个只有两个齿孔的锁为例子，大家不了解要打开的锁到底是四把钥匙中的哪一把。

量子计算机配钥匙的工具就用到了量子纠缠。大家可以制造 2 个纠缠的量子，每个量子都有两种自旋态，要么是上自旋，我用 1 表示，要么是下自旋，我用 0 表示。如此一来，这两个纠缠的量子就有四种可能性：11、10、01、00，你看，这不就等于对应了这把锁的四种可能性吗？

纠缠的量子有一个最神奇的地方，就是它们可以同时处于四种状况中，这就仿佛2个纠缠量子，就是四种不同钥匙的叠加态。这个时候，你用这把特殊的量子钥匙去开锁，那样势必有其中的一种状况能打开，这就仿佛你有了一把万能钥匙。假如齿孔的数目增加到 3 个，那样，量子计算机要做的就是设法制造出 3 个纠缠的量子，只须能让3个量子纠缠起来，那就能一次性成功打开这把锁。

量子计算机运算速度的重点就是大家能将对少个量子给纠缠起来。目前的世界记录是国内创造的，2023年十月份，中国科技大学的潘建伟院士团队达成了 255 个光量子的纠缠。假如大家还用量子钥匙的比喻的话，这就等于可以在一瞬间打开有255个齿孔的锁。假如让电子计算机来开这把锁，那样即使等到大约50亿年后太阳熄灭，锁也是打不开的。

目前，国内的科学家们在量子计算机的研究上已经获得了世界领先，他们还在不断冲击更多数目的量子纠缠。潘建伟教授说，大家目前制造出的量子计算机，在对特定问题上的运算能力，是全世界所有电子计算机算力总和的 100 万倍。这是一个惊人的收获。

本文为科普中国·创作培育计划扶持作品作者： 科学声音

出品：中国科协科普部

监制：中国科技出版社公司、北京中科星河文化传媒公司

上一篇：玫瑰花茶有什么用途

网站首页 返回栏目

下一篇：没有了

相关文章

推荐文章