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未来发展:量子计算机与类脑计算机的比较

【摘要】:相对类脑计算机,量子计算机的发展前景更被业内人士看好,而且在大众当中的传播度也更好。不过一个让人哭笑不得的事实是,类脑计算机已经小有所成,量子计算机仍然尚未面世,尽管在过去20年中,科学家们投入了大量的时间、精力以及金钱。顾名思义,量子计算机与量子相关。量子最著名的就是它的不确定性,而正是这种不确定性为量子计算机的研发提供了基础。量子计算机相对于传统计算机的优势,正是来自量子粒子的特殊本质。

小说中的扫地机器人之所以自称天才,全拜那块量子芯片所赐,这是制造量子计算机的关键。非常遗憾,科学家目前还没有制造出一台量子计算机。一些物理学家和数学家早在20世纪80年代就提出利用粒子的特性制作先进的量子计算机,不过提出之后一直处于理论和猜想阶段。直到2000年前后,研究人员才用原子、分子或者光子做出包含几个比特的简单系统,距离达到小说中量子计算机的性能仍然还有很长一段路要走。这也恰恰是科幻小说的魅力所在,利用飞驰的想象力冲破现有科学领域的桎梏。

在经典(传统)计算机中,信息的基本单元为比特,它具有特定的值,要么是1,要么是0。我们常常说,通过计算机的眼睛观看世界,就是0和1编织的矩阵,其原理就在于此。量子的信息单元,一般称为量子比特,可以同时处于两个状态,也就是说,可以同时代表1和0,要么量子比特为0的概率比1大,要么为0或者1的概率相等,要么是这两种二进制的任意组合。量子比特具有这项能力,来源于粒子的叠加态现象:可以同时处于两个位置或者两种物理状态的能力。这就是大名鼎鼎的薛定谔的猫,在薛定谔的实验中,处于量子态的猫既死又活。

除了能够同时处于两个状态,量子比特还可以通过纠缠连接到一起。这是一种非常奇特的“心灵感应”,空间上不管分开多远,哪怕是位于宇宙的两端,对某一个粒子的观测和操作能够同时影响到其他粒子,这种特性赋予量子计算机大规模并行处理的能力。量子计算机可以对一个问题的所有可能同时进行测试,而经典计算机每次只能测试一种可能。就拿加密传输来说,目前计算机使用的加密方法都是大数保护,这对现有计算机的水平是一种非常安全的加密方式,但是量子计算机就可以对大数进行快速的质因数分解,轻松破解不在话下。也是基于量子计算机的种种优渥性能,加载了量子芯片的扫地狗才敢信誓旦旦称自己为天才。这并非大言不惭,甚至可以说实至名归。