即将来临的量子计算机革命

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摘要：想象一下，一台与人体相连的计算机，所有数据（如人类）存储在DNA链上，且运行速度远超现有的超级计算机。 这不是科幻小说，而已经称为了科学事实，因为科学家最近展示了如何将

想象一下，一台与人体相连的计算机，所有数据（如人类）存储在DNA链上，且运行速度远超现有的超级计算机。 这不是科幻小说，而已经称为了科学事实，因为科学家最近展示了如何将数据保存到DNA。 仅在过去的两年中，量子计算机处理芯片就在技术领域取得了长足的进步，制造出了处理能力更快、更大和更好的处理器，并已用于实验。

量子力学定律和计算机

量子力学为构建量子计算机提供了基本定律和基础。量子力学是描述亚原子粒子如何行为和相互作用的科学领域，它包括量子物理学中的定律，理论和原理，这些定理，理论和原理描述了这些令人难以置信的相互作用在计算领域是如何发生的。

这些理论和定律包括能量量化，定义为量子的能量包；粒子具有波粒二象性；海森堡的不确定性原理，即测量使亚原子粒子崩溃成其两种潜在状态之一; 以及物理学家尼尔斯·玻尔（Niels Bohr）提出的对应原理，他认为，任何新理论也必须同样适用于旧物理学中的传统现象，而不仅仅是在新理论中描述原子级的粒子和波的行为。

量子计算机如何运作

在标准计算中，计算机通过以下两种方式之一对数字的信息进行数字处理：0和1，表示开或关状态。自从80年代末和90年代初的个人计算机问世以来，计算机速度呈指数级增长，但这些速度，甚至是军事，研究实验室和大学所使用的超级计算机，在完成复杂数学方程式的速度方面仍然受到限制。由于解释和计算某些数学方程式需要多长时间，某些方程式甚至连超级计算机，都需要花费数年的时间才能完成。

对于基于量子比特（称为量子比特）概念的量子计算机而言，情况并非如此，因为该数据可以同时以多个0和1状态存在。量子计算机中的量子位越多，它允许的潜在状态就越多，数据计算就可以进行得更快。由于量子纠缠，爱因斯坦称之为“远距离的怪异动作”，在距离很长距离之间的量子位可以无需导线现象工作。因此，一个粒子发生的事情，同时发生在另一个粒子上。

量子计算机用来做什么

量子计算机运行得如此之快，它们可以破译当今使用的大多数加密方法，包括银行交易和其他网络安全方法。在为非作歹的人手中，量子计算机会造成很大的破坏，并可能使世界陷入技术崩溃。

但是，在有正确意图的人手中，量子计算机将提升人工智能能力，这与迄今为止所见到的任何东西不同。例如，您可以将周期表和量子力学定律加载到计算机中，以设计更高效的太阳能电池。量子计算机可以微调和优化制造工艺，改进电动汽车电池，更快地计算算法，以消除公路交通堵塞，找出最佳的运输方法和旅行路线，量子计算机在数据处理方面，已前所未闻的超高速完胜目前经典超级计算机。

量子计算机的突破

量子计算机不仅提供了更先进的技术，还提供了更多的技术。它们是基于支撑量子力学的定律的全新计算形式的基础。与配备经典计算方法的标准计算机相比，量子计算机就像超快速赛车，而常规计算机看起来像三轮车。

多年来，量子位处理器的发展包括：

1998年英国牛津大学发布了他们的2量子位处理器。1998 IBM，加州大学伯克利分校，斯坦福大学和麻省理工学院开发了2量子位处理器。2000年，德国慕尼黑技术大学创建了一个5量子位处理器。2000年，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室推出了7比特处理器。2006年，量子计算研究所，周边理论物理研究所和麻省理工学院创建了一个12量子位处理器。2017年IBM分享了其17量子位处理器的消息。2017年IBM推出其50量子位处理器。2018年Google分享了其72量子位处理器的新闻。2019年，谷歌分享了他们的Sycamore量子计算机能够在200秒内处理完成一个问题，而如果用普通的超级计算机处理该问题需要1万年才能解决。

解决纠结

尽管量子计算机运行速度很快，但是现在它们无法存储数据，因为根据现有的量子力学规则，您无法进行复制，复制或将数据保存到量子系统。 工程师和科学家正在研究多种存储量子数据的方法。 有些甚至正在考虑将数据存储在DNA链上。

科学家在2017年开发出一种方法，在。传统的硬盘将数据存储在两个维度，而 DNA 提供三个维度和更大的数据存储。 如果事实证明使用DNA的方法可行，那么基本上世界上所有储存在DNA上的知识都会填满一个房间或两辆标准皮卡。

文章来源：《计算机产品与流通》 网址: http://www.jsjcpylt.cn/zonghexinwen/2021/0328/1056.html

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