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88小说网 > 玄幻魔法 > 远古的崛起 > 第一百一十六章 量子计算机原理与模型简化、精度提升
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第一百一十六章 量子计算机原理与模型简化、精度提升

在天启共和国进行“前哨计划”的同时,量子计算机的研发也提上了日程。

在天启科学院的量子计算与通信研究所里,天启科学院量子力学专家韦庆元正在讲解,量子力学知识和组织公关小组对量子计算理论进行突破。

“量子计算机的原理,就是通过读取、激发和改变原子内量子状态,(即叠加态、纠缠态、隧穿态三种形态)实现量子计算的一种技术,说起来原理其实并不复杂,但是由于涉及到微观层面和量子态的不稳定性,所以实现起来,难度还是很大的。

量子计算机实现的方法有,超导+多光子的方法、半导体量子芯片和离子阱等等路径。

为了制造量子计算机,可以使用用超导回路,可以用传统的硅晶体管材料,可以使用固态离子材料、光子等。

与传统计算机使用0或者1的比特来存储信息不同,量子计算机使用量子比特来存储信息。量子比特存储的信息可能是0、可能是1,或者有可能既是0也是1。(即叠加态原理)

量子力学认为,微观物体可以处于一种“似是而非”的状态,即一个原子可以同时处于两种状态。

1个量子比特可以存储2种状态的信息,也就是0和1;2个量子比特就可以存储4种状态的信息,3个8种,4个16种。

量子计算机的性能随着“量子比特”的增加呈指数增长,而传统计算机按“比特位”呈线性增长。到了一定数量分水岭,量子计算机的性能就超过了传统二进制计算机。

(量子并行计算是量子计算机能够超越经典计算机的关键点。量子计算机以指数形式储存数字,如果将量子位增至500个量子位就能储存比宇宙中所有原子还多的数字,并能同时进行运算。函数计算不通过经典循环算法,可直接通过并行计算得到,大大缩短工作运算时间和实现可逆计算。(注,可逆计算相当于一机两用或者理解为方向求解,或者还原再造,这种逆向计算和工程学原理,个人认为在工业设计和气象、交通流量逆向推理、科学实验方面应用巨大)

量子计算机可以快速、有效的分解信息,假设我们要计算一个260位的数字,那么正常的计算机可能需要几百万年的时间,才能等到计算结果出来,但是如果使用量子计算机的算法,计算一个260位数的信息仅仅需要几分钟的时间(原理在于并行计算)。

所以说其实量子计算机的运行原理并不复杂,它仅仅是依赖量子不确定性的基础方程,在数学模型的基础上建立起来的,而且量子力学不仅仅使计算机的效率得到了极大的提升,在量子通讯、超导体制造、微小电路开关、等有关电子产品的方面都有量子力学的贡献,量子力学的基础是基于微观粒子叠加态的不确定性,但是它必将为人类做出更大的贡献。(现实中已经有国家制造出了拥有5000个量子位的量子计算机)

但量子计算机也有很多问题需要解决,比如量子态很容易在外界的影响下发生改变,精度相比传统计算机实在是低太多了。一些微小的扰动,都可能带来极大的误差。”

“量子能量表现出不连续的分离化性质,其他物理量诸如角动量、自旋、电荷等也都表现出这种不连续的量子化现象。这才是研制量子计算机的瓶颈所在”。。。。。。。另一名科学家说到。

“如果在绝对零度下,材料的量子态会比较稳定,但是维持绝对零度需要额外的能量消耗”一名物理学科学家说到。

“或许通过量子反常霍尔效应,我们可以解决这一问题”另一名科学家说到。

“我看可以,三维磁性拓扑绝缘体可以看做是单一量子位,只要利用光纤通讯的集束原理进行折叠即可实现量子位的相互关联和状态改变”一名材料学家说到。

“那么剩下的问题就是找到一种常温磁性材料来实现这一量子反常霍尔效应了”另一名材料学家说到。

“从原子级别来说,制造出微型常温磁性材料应该是可以的”一名原子核科学家说到。

“经过大家的探讨,大家有没有发现,咱们天启共和国的256进制球形电路模型,和量子计算机的量子态计算原理有一定的相似性”一名半导体科学家说到。

“是有些相似性,咱们的256进制球形电路模型可以看做是一个8量子位的量子计算机,虽然强行比喻有点不够恰当,但是球形电路的嵌套原理是统一的”最后韦庆元总结到。

于是天启科学院的量子计算机技术模型得到扩展,精度提升问题得到解决。天启共和国量子计算机的研究制造开始加速。