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未來,量子計算機如何改變生活

工業革命是人類發展史上的一個重要階段,實現了從傳統農業社會轉向現代工業社會的重要變革。從生產技術方面來說,它使機器代替了手工勞動;工廠代替了手工工場。

工業革命創造了巨大生產力,使社會面貌發生了翻天覆地的變化,而量子計算機的誕生則會引發計算機領域的工業革命,它會給人類帶來哪方面的影響呢?

量子因為疊加態的存在,所以它不是非0即1的兩種狀態,而是具有更多的狀態,隨著量子位(qubit)的提升,量子計算的能力會出現指數級的增長。量子計算機可以同時對2的N次方個數進行數學運算,相當於經典計算機重複實施2的N次操作。打個比方,傳統計算機是擁有兩隻手的人在工作,而量子計算機相當於擁有2的N次方雙手在工作

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例如,求解一個億億億變數的方程組,當前人類最強大的超級計算機「天河2號」需要100年,而擁有500量子比特的量子計算機理論上只需要0.01秒就可以求解。

有了量子計算機無與倫比的計算量,它將如何改變人類的生活呢?

比如當今隨處擁堵的交通,有了量子計算機就可以一次性計算、規劃所有路段的交通。未來甚至可以實現所有汽車的自動行駛,只需輸入地名,車輛便可由「城市交通計算機」實時設定的路線以最高速度安全、精確地駛向目的地。

在醫療方面,在以往研製新葯的過程中,化學家為了找到真正有效的藥物,需要進行海量不同分子組合的實驗耗時耗力,而量子計算機可以在極短的時間內繪製數以萬億計的分子排練模式,從所有可能性中迅速精準確定最有效的結果,大大節省成本和時間。

有了量子計算機的強大運算能力可以改變生活的方方面面,甚至可以實現很多科幻里才有的設定。當然,很多人最關心的量子計算機的普及化問題,量子計算機對運行環境是極其苛刻的,要處以超低溫的真空中,並且要杜絕磁場的干擾。這對能源的消耗也是巨大的,同時也是量子計算機的小型化的巨大阻礙。其實不妨換個角度來解決這個問題,可以將量子計算機實現共享化,一個城市;或一個區域的所有人需求的算量由一個量子計算主機來提供服務,人們只需製造出與量子計算機進行數據請求和下載的載體即可,甚至可以與計算機實現量子通訊。由於量子計算機并行演算法的特性,即便同時給一個城市的人進行服務,它的運行速度,也不會產生多大負擔



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