一分钟破解你全部密码 量子计算介绍

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2018-06-06

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现代技术发展的速度总是超过人们的想象,技术发展的方向也将人们的生活带向一个新的层次。

在今年CES展上,因特尔宣布了自己的研究成果,一块49个量子位的量子芯片,而后三月,谷歌宣布了一块拥有72个量子比特的量子芯片,并且表明能够进行实际运用,5月阿里达摩院也不甘示弱,推出了自己的量子电路模拟器太章,一时间量子计算的概念进入大众视野,成为了焦点话题。

什么是量子计算?根据维基百科的解释,根据量子力学现象进行计算即为量子计算。 谈到量子计算,就必然绕不开两点,叠加和纠缠。 与传统计算机基于晶体管的二进制不同,传统计算机的二进制数字总是确定状态的0或1,而量子计算使用的是量子比特,并没有固定状态,我们可以借用一个著名的实验薛定谔的猫来描述这一现象。 在箱中放置一只猫和连接毒气的放射物,箱中的放射性物质有50%概率衰变释放毒气杀死猫,但也有可能不会衰变使得猫活下来。 在不打开箱子的情况下,如果按照传统计算机的角度,猫要么死了要么活下来,必然是二者中确定的一方。 但是以量子计算的角度,猫可以既死既活,处于二者混合的状态,这就是叠加状态。

量子纠缠实际上是两个在叠加态中的粒子相互影响的现象,值得注意的是,这两个粒子在空间上距离可能会隔很远,但是双方中间一旦一方被测定,与之纠缠的一方的状态也会被确定下来。

传统计算机的基本单位比特(bit)拥有确定的状态,要么0,要么1。 而量子计算的基本单位为量子比特或称为量子位(Qubit),可以同时存在0和1两种状态。 如果拥有4个比特,那么传统计算机也只是存储2^4中的一个,如果拥有4个量子比特,那么能够存储的信息为2^4个,计算能力直接呈指数级增长,运算能力相当于传统计算器运算2^4次,效率将大大增加。

得益于量子叠加和纠缠,量子计算能够保持超高速度来进行并行运算,对于大批量数据结果运算能够保证高效完成。 不过需要注意的是如果没有与之对应的量子算法,量子计算机的实力是难以全部发挥的,而且只有部分算法可以进行加速,因此传统计算机与量子计算机处于相辅相成的关系,并非只是新技术完全取代传统的过程。 量子计算的运用方向早在2016年5月4日,IBM就发布了量子计算服务,用户可以通过云连接IBM量子计算机,来进行实验和模拟。

量子计算作为一种革命性的技术正越来越受到重视,微软,谷歌都投入了自己的研发力量,量子计算的现实应用也正一步一步离我们越来越近。 ·数据计算谈到应用,量子计算机的核心功能自然是数据计算,超高的运行计算能力,这对于许多行业都是必须要求。 例如今年大火的人工智能方向,通过深度学习,不断完善算法,直至产品满足人们智能化需求。

在这个过程中,机器学习的成本往往是巨大的,因此许多人工智能都只能在某一个领域某些关键词上作出相应,难以满足人们复杂的情景应用,自然会被叫成人工智障。 但是如果利用量子计算机的高速运算,机器的学习成本将会大大降低,AI的运用场景也将丰富起来。

其实不仅仅是人工智能,量子计算在大数据分析,智慧城市,金融模型等方面都大有可为。 ·通讯加密当今各种密码的安全保障依托各种加密算法技术,但是对于量子计算机来说,能够通过特定算法进行高速并行轻松破解。

基于量子纠缠的特性,在通讯过程中,如果有人想要窃听通讯内容而对量子进行测量的话,另一端量子就必然会感知到,从而终止机密信息的传输,商业机密能够得到充足的保障。

量子技术发展自然是未来的一大方向,但是我们仍需要看到其中的问题,一是量子计算的要求更为严苛,需要在极低温的环境下工作;二是量子相关技术的研究存在瓶颈,例如如何制造出纯纠缠态,以此克服量子通讯的信息失真。 三是量子计算带来的改变,例如密码学革命性的改变,传统加密技术,行业,个人信息安全的该何去何从,量子计算攻击该如何防范。

四是量子计算技术各国研发的水平差异,标准由谁制定,量子霸权的出现。 这些都是我们需要了解的。

量子计算技术必然会到来并给我们生活带来巨大改变,但现在仍处于发展阶段,因此并没有必要过于吹捧,肯定技术价值,合理规划研究,这是一个企业乃至国家保持创新和竞争活力的关键,更何况,量子计算离改变生活的日子也不会太远了。