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量子计算机有什么用?它是如何运作的?
当量子力学遇到电子计算机,量子计算机就诞生了。计算机的最小单位是一个比特。由于计算机是二进制的,这个比特要么是1,要么是0,没有其他选择,比如说信息。1010,包含四个比特,八个比特组成1B,1024B等于1K,1024K等于1M,1024M等于1G,以此类推。量子计算利用亚原子粒子的不可分性和不可复制性、量子纠缠和并行计算能力,比传统计算机更快地进行计算,并使用更少的能源。传统计算机使用晶体管(类似于开关)的特性,可以开启或关闭。
这个基本单位,我们称之为比特,在数学上可以用二进制的零和一表示。这就是计算机硬件最底层的信息表示。而量子计算机,是利用量子 "叠加"、"纠缠"、"干涉 "的物理特性,计算和设计硬件的。量子计算机需要特殊的算法来进行数学运算,与传统计算机的二进制相对应。我们知道,传统计算机的二进制计算依靠的是芯片中的晶体管,简单理解就是通电时为1,断电时为0。
现代计算机的晶体管虽然越来越小,为了提高计算能力晶体管只能不断叠加,集成度很高,但数量很大,需要消耗大量的能量,这就导致科学发展中的光子计算、生物、计算、量子计算等领域解决了摩尔定律造成的大量能耗和计算能力瓶颈问题。
量子计算机的运行原理与现有计算机完全不同,使其成为解决特定数学问题的理想选择,如寻找非常大的素数。由于素数在密码学中非常重要,量子计算机可能很快就能破解许多保证我们网上信息安全的系统。由于这些风险,研究人员已经在努力开发能够抵御量子黑客攻击的技术,而另一方面,基于量子的密码系统可能比传统的类比法更安全。
量子计算到底什么鬼
我们最近一直在深入分析量子计算初创公司方面的融资情况,去年这个新兴行业的资金投入增长了100%以上,这个领域的投资者和初创公司的数量也都出现了显著增加。
但是我们的一些读者指出,要是出一篇大体上介绍量子计算的入门文章将大有助益。为此,我们写了这篇文章。
1)量子计算机是什么东东?
量子计算机依赖出现在自然界的量子力学现象――基本上是物质的两种重要状态,名为叠加(superposition)和纠缠(entanglement)。物质的这些状态被用于计算时,有望提升我们对复杂数据集执行计算的能力。
这里的重要区别在于量子计算机不同于传统计算机,而传统计算机是依赖晶体管的二进制数字电子计算机。
晶体管?
普通智能手机里面就有几十个晶体管,晶体管可在两种状态之间切换:0或1,即开或关,从而计算信息。量子计算机并不使用晶体管(或经典比特),而是使用量子比特(Qubit)。
量子比特是量子计算机中基本的信息单位。
量子比特可能是-1或1,也就是同时拥有这两个值的属性,这就叫叠加。所以,执行计算方面立即有了更多种可能性。
如今市面上最先进的量子计算技术可以使用多达1000个量子比特。
另外,量子比特可以利用一种名为量子纠缠的状态;在这种状态中,成对或成组的量子粒子连接起来,那样每个粒子就无法独立于其他粒子来加以描述,即便粒子之间隔着很远的距离(比如宇宙的两端)。
爱因斯坦称之为“远距离的幽灵行动”(spooky action at a distance),它正是量子传输的理论基础。
这时候你可能想知道,爱因斯坦,那条管子里到底是什么东西?
不过别担心……
对于我们这些不是量子物理学家的普通人来说,重要的是,由于量子比特以及叠加和纠缠现象,量子计算机可以同时处理大量计算任务,而且速度比传统计算机快得多。
2)这种技术有什么样的实际应用?
首先,不妨来一个思维实验。设想一下电话簿,然后设想你要在该电话簿中查询某个特定的电话号码。使用晶体管的经典计算机会搜索电话簿的每一行,直至找到并返回匹配号码。相比之下,由于拥有量子比特,量子计算机可以同时评估每一行,并返回结果,速度比经典计算机要快得多,因而可以立即搜索整本电话簿。
因此,该技术可以应用于似乎有无限变量的行业问题,那些变量组合构成了一系列数量非常多的潜在解决方案。这些巨大的变量问题通常被称为优化问题。
比如说,为北美的每个人优化每条航线、机场时刻表、天气数据、燃料成本和乘客信息等,从而获得最具有成本效益的解决方案。经典计算机通常需要几千年时间来计算解决这个问题的最佳方案。从理论上来说,每台量子计算机的量子比特数量增加后――这一幕已成为现实,量子计算机就可以在几小时内或更短时间内完成这项任务。
投资公司Draper Fisher Jurvetson的董事经理斯蒂文·尤尔韦特松(Steve Jurveston)是D-Wave Systems的早期投资者,这家公司被广泛视为是量子计算的开路先锋和标准制定者。他称量子计算机容量日益增加这个现象是“罗斯定律”(Rose Law),该定律以D-Wave公司的首席技术官乔迪·罗斯(Geordie Rose)命名。
量子计算的罗斯定律就好比半导体处理器领域的摩尔定律。基本上,量子计算机的速度已经变得很快很快。
D-Wave处于量子计算商业应用的最前沿。但是有一些细节需要考虑。不妨听听斯蒂文·尤尔韦特松的说法。
“D-Wave还没有做出一款通用量子计算机。它就好比是针对特定应用的处理器,经过了调优,旨在处理一项任务――解决离散优化问题。这对应于许多现实世界的应用领域,从金融、分子建模到机器学习,不一而足,但是它不会改变我们目前的个人计算任务。在短期内,假设它会应用于科学超级计算任务和商业优化任务(如今启发式方法在这些领域也许绰绰有余),可能会隐藏于互联网巨头的数据中心,改善图像识别及其他形式的近似人工智能的神奇任务。在大多数情况下,量子计算机对经典计算集群而言将是起到加速作用的协处理器。”
D-Wave向谷歌之类的客户销售和出租量子计算机。据说这些机器的成本在1000万美元到1500万美元之间,所以开始省钱吧。
而最新一代的D-Wave 2X系统其工作温度约15毫开,这比星际空间的温度冷180倍。
就算D-Wave机器没戏,IBM已经在提供“世界上第一个通过IBM云提供的量子计算平台”,旨在让公众可以发掘量子处理能力。
3) 网络安全与量子计算有什么关系?
现代密码学(密码)依赖名为素数因子分解的数学函数。基本上,大数被分解成素数,然后这些素数可以相乘,从而得到大数。经典计算机并不擅长于这方面,要花很长时间才能破解基于素数因子的加密代码。不过你也猜到了,量子计算机确实很擅长于此。
世界各国政府都在竞相制造能够淘汰所有现代形式的密码的量子计算机。
为了开发出防止黑客的通信,中国政府最近将据称是世界上第一颗量子卫星送入轨道。这颗卫星的名字叫“墨子”(Micius)。“墨子”旨在研发出远距离量子加密通信。
这不是“墨子”。
这才是“墨子”!
量子加密是指这个概念:使用所谓的量子密钥分配(QKD)方法,远距离发送纠缠的光粒子(纠缠光子),以达到确保敏感通信安全的目的。
在QKD中,发送方和接收方都通过为每个光子分配0或1,以此测量他们接收到的纠缠光子的极化。这创建了量子密钥,而量子密钥可用于解密加密消息。
最重要的一点是,如果量子纠缠光子被任何人拦截,系统会立即显示受到干扰的迹象,表明通信不安全。
简而言之:
量子计算机依赖量子力学的基本原理来加快解决复杂计算这一过程。这些计算通常包括看似数量不可估量的变量,应用广泛,从高级基因组学到金融等行业,不一而足。此外,量子计算机已经在重塑网络安全的一些方面,这归功于它们能够基于素数因子分解来破解代码,以及能够提供高级的加密形式,以保护敏感通信。
处于全球产业风口上的量子计算机,它究竟是如何工作的呢?
简单来说,普通电脑的计算过程采用的是二进制系统,而量子态允许的是将更复杂的信息编码成单个数位。量子计算机的主要构件是一个“量子位”,也就是说是一个量子对象,因此可以处于无数个状态。任何具有量子特性的东西,如电子或光子,都可以作为量子位,只要计算机能够隔离和控制它。
一旦在计算机内部形成,每个量子位就会被连接到能够向其传送电磁能量的机制中。而为了运行特定的程序,计算机会用到精确的脚本序列,例如微波传输,并以一定的频率和一定的时间段来调整量子位。这些脉冲相当于量子程序的“指令”,每条指令都会导致量子位的为测量状态以特定方式改变。
什么是量子计算?
量子计算利用了亚原子粒子的特性不可分割性和不可复制性,量子纠缠和并行计算能力,可以比传统计算机更快地完成运算并且使用更少的能量。
为什么要发展量子计算机?
我们知道传统的计算机的二进制计算依靠的是芯片里的晶体管,简单的理解为通电代表1,断电代表0。现代的计算机晶体管虽然越来越小,要提高计算能力只能不停叠加晶体管,集成度很高,但数量很庞大,需要消耗大量的能量,这就导致科学界发展光子计算、生物计算、量子计算等领域解决大量的能源消耗和摩尔定律导致的计算能力瓶颈问题。
量子计算机与现有计算机的操作原理完全不同,这使得它们非常适合解决特定的数学问题,例如找到非常大的质数。由于质数在密码学中非常重要,量子计算机很可能很快就能破解许多保证我们的在线信息安全的系统。由于存在这些风险,研究人员已经在尝试开发能够抵抗量子黑客攻击的技术,而另一方面,基于量子的密码系统可能比传统的类似物更加安全。
量子计算机正在不断地完善
量子计算领域还有许多未知因素。凭借传统的计算机技术,摩尔定律确保了每两年左右的晶体管数量增加一倍。但是与量子机器相关的复杂电子学目前还没有类似的预测,对此,许多工程师预计,在未来,人类仍将仅限于对具有相对较少量子位的机器(可能只有几百个)进行应用。因此,他们也正在集中精力研究适用于预计在不久的将来可用的适度大小的量子系统的算法。
量子计算机会破坏比特币和互联网吗?
在当前情况下,量子计算机无法帮助进行比特币挖矿
转向量子计算机不会影响挖矿速度,因为随着价格的飙升,挖矿难度也会增加
确实,量子算法的推出将使传统的加密货币系统面临风险
比特币(BTC)是适用于区块链技术的加密货币。众所周知,区块链是一种在线去中心化的公共账本,它由包含一组交易的区块组成。挖矿是将加密货币引入系统的必要条件。确实,挖矿过程是在加密货币哈希函数上进行的。值得注意的是,以上简要说明得出的结论是,要更快地开采比特币,比特币矿工需要先于其他任何人识别正确的节点。
量子计算机可以帮助更快地识别正确的节点吗?
根据量子计算研究人员Anastasia Marchenkova的说法,当前没有已知的量子算法可以撤销SHA-256哈希函数。我们知道,要开采比特币,矿工需要识别一个80字节长的字符串,识别后,他们需要将哈希与目标进行比较。如果散列与目标相似,则意味着已挖出一个块。阿纳斯塔西娅(Anastasia Marchenkova)进一步解释说,量子计算机不会通过暴力破解或对发现节点进行仿效来找到可以消除哈希的量子算法。但是,由于当前我们没有任何此类算法,因此量子计算机无法帮助我们进行挖矿。
量子计算机对比特币挖矿的影响
在目前的情况下,我们没有这样的量子算法,但是如果将来我们发现它,该怎么办?众所周知,比特币旨在识别挖矿速度,并且同样提高了挖矿难度。意味着找到算法后难度将变得更加复杂。
实际上,现在实际上不可能使用普通计算机进行挖矿,因此矿工使用ASIC芯片来挖比特币。当前,使用了两种加密货币,RSA和椭圆曲线加密货币。实际上,这两种加密货币方法都容易受到量子计算机的攻击。 根据Anastasia的说法,我们只需要2500 cubits即可中断algoant中断EC,而需要约4000 cubit才能中断RSA。
黑客可以识别比特币钱包地址
在当前情况下,硬分叉是不可能的,因为许多用户丢失了他们的钱包地址和硬币。现在,令人担忧的因素是,量子计算机可以轻松地帮助追踪那些丢失的钱包,而黑客可以使用此类计算机解密并获取此类丢失的硬币。
但是,主要的关注点是量子计算机的研究。此类计算机系统的进入将使加密货币系统面临风险。该系统可能是比特币的破坏者。
量子计算、人工智能与区块链
量子计算、人工智能与区块链
未来5年到10年,是全球新一轮科技革命和产业变革从蓄势待发到群体迸发的关键时期。随着全球新一轮科技革命的飞速发展,颠覆性技术革新风起云涌,其中最引人瞩目的包括量子计算、人工智能与区块链等。这些颠覆性技术与中国传统文化有无联系?与基础科学(如数学、物理学)有何关系?如何客观认识这些前沿技术?本期特刊发2018年1月获中华人民共和国国际科学技术合作奖的美国籍理论物理学家、中国科学院外籍院士张首晟的报告。
目前,量子计算、人工智能与区块链是整个信息技术行业中最重要的三大基础技术。在将来,要使信息技术真正能够得到跨越发展,必须重视基础科学,既需要物理学,又需要数学,因为物理和数学跟信息技术革命有紧密的联系。
天使粒子”的发现改变了量子计算机的研发困境
在讲量子计算之前,先讲一讲跟“天使粒子”有关的科学发现故事。现代很多有意思的科学发现,都跟哲学观念的改变有所关联,包括中华民族那些根深蒂固的古老哲学观念。比如,好像世界从来都是正负对立的世界,有正数必有负数,有阴必有阳,有善必有恶。这种对立的世界观,在基本粒子的物理世界里也有呈现。
历史上曾有一位非常伟大的理论物理学家狄拉克,他把爱因斯坦的狭义相对论和量子力学统一起来,在统一的过程中他做了一个非常简单的数学运算,开了一个根号。在开根号的时候,始终会出现正负两个解,一般人可能只关心“正解”,不关心“负解”。狄拉克把“负解”解释成所有的粒子必然有反粒子,并预言所有的粒子必然有反粒子。
1928年的时候,物理界并没有发现反粒子,大家都对他提出非常大的质疑,说他的方程肯定不对。他坚持自己的方程是对的。过了5年,他非常幸运,果然在宇宙辐射的射线里面,物理学家找到了电子的反粒子,就是正粒子,命名为狄拉克海。
此后,基本粒子物理了有质子找到了反质子,有中子也找到了反中子,并且得到了应用。比如正电子在医疗领域里面已经有了广泛应用,有一种医疗测试叫PET,利用正电子和负电子可以成像,要测阿尔兹海默症,最好的办法就是做PET。
今天,中国人对科学发展非常关心。科学发展最大的驱动力是什么?我认为是对生活的好奇心。历史上的理论物理学家,如牛顿,在苹果树底下,苹果掉下来激发了他的灵感,万有引力就发现了。爱因斯坦在坐电梯的时候,感觉到电梯的上下和引力的作用非常相似,由此创造了伟大的广义相对论。
另外,科学的发展应该不迷信权威。狄拉克成为非常有名的理论物理学家后,科学家都非常坚信在世界上有粒子,必然有反粒子。但另外一位伟大的理论物理学家马约拉纳,他出于好奇心,问世界上会不会有一些粒子并没有反粒子?他发明了马约拉纳方程,这个方程奇妙地描写了有一种粒子没有反粒子,或者它自己就是自己的反粒子。
后来,整个物理学界都在找梦寐以求的两个粒子,一个粒子叫“上帝粒子”,2012年在欧洲的加速器中找到,预言它的那位物理学家希格斯得了诺贝尔奖,还有一个就是“马约拉纳费米子”。
我是做理论物理工作的,理论物理学家的工作一般是作出预言,让实验物理学家来测试。我的实验小组在2010年的时候就预言了在一个组合型的器件里面可以找到马约拉纳费米子。不过我们还需要找到一个信号能够证明这种粒子的存在。
有一天,我想马约拉纳粒子只有一面,没有反面,所以在某种意义上它是通常粒子的一半。我们理论小组做了大胆的预言:既然马约拉纳粒子跟通常粒子不一样,在某种意义上它只是通常粒子的一半。所以它的电导率会不一样,通常的粒子电导率是0、1、2、3整数倍,它必然会导致半整数倍的电导台阶。我们预言它会有0.5或1/2的台阶。后来我们理论小组就和实验小组做了一个紧密的合作,做了实验观察,的确在0.5的地方,大家可以看到是实验的原始图案,在0.5的地方出现了台阶,证明了马约拉纳费米子的存在。我们取名为“天使粒子”,大家非常喜欢这个名字。
“天使粒子”跟信息技术发展有什么关系?
现在的计算机已经分成两类,经典计算机和量子计算机。有些问题经典计算机就很容易解决,比如把两个大的数乘起来,经典计算机可以算得很快。但一个数看能不能拆成另外两个数的乘积,比如15可以写成3乘以5,这个数比较小的话你自己也可以算出来。但是给你一个很大的数,经典的计算机要算这个数到底是不是两个数的乘积需要花很长的时间,因为它用的算法是穷举法,把所有可能被除的数一个个除过来,最后才能确认这到底是不是两个数的乘积,经典计算机算起来非常慢。
经典计算机只能用穷举法,最后才算出一个答案。但量子世界是非常神奇的世界,是平行的世界。比如一个著名的试验,如果我放出一个粒子,比如光子,它有两个孔,要不是左边,要不是右边。但是量子世界有一种本真的平行在里面,一个基本粒子在某一个瞬间同时穿过了两个孔。要么是左,要么是右的话,图像就不是显示的图像。
量子的世界本身是平行的。如果用量子世界来做计算的话就能够秒算,把所有的可能性一下子算出来,因为量子世界有它本真的平行性,这是量子计算最基本的概念。但是要真正造出这个量子计算机是非常困难的,比如最基本的单位,经典计算机最基本的单位是比特,就是信息要不是0就是1,用0、1就能够表达所有的信息,这是经典计算机的概念。但在量子世界里面,一个粒子同时穿过左孔,又穿过右孔,处在某一种叠加的状态。一个量子比特讲不清是0还是1,它是处在0和1叠加的状态里面。大家听一个比喻,薛定谔猫就处在死和活的叠加状态里面。这是一种非常奇妙的现象。但是由于这种基本的现象,说明一个量子的比特本身是不太稳定的,你去观察一下周围就知道它要不就是在左边,要不就是在右边,要不是0,要不就是1,任何一个噪声就会对量子比特产生很大的干扰。
最近,量子计算机成为全球和美国著名公司特别关注的东西,谷歌、微软、IBM、英特尔都在做投资,但根本上不能解决这个问题,因为一个量子比特是非常不稳定的,如果哪天告诉我们做了50量子比特,但关键的问题是有用的比特是多少,如果只有一个有用的比特,往往在这种量子计算的框架下需要10个、20个甚至40个、50个纠错的比特来为它服务,使得量子计算很难真正实现。
但天使粒子的发现根本改变了量子计算机研发的困境,这是从量变到质变的过程。量子比特本身自带纠错的能力,就是我把通常一个量子比特能够拆分成两个天使粒子的。通常的粒子有两面,天使粒子只有一面,所以天使粒子通常只相当于一个粒子的一半。所以通常一个量子比特就可以用两个天使粒子来储存它。一旦用了两个粒子储存它,它们在遥远的地方,它们相互是有纠缠的。在经典世界里面的噪音,它们相互之间是没有纠缠的,这样的话就没法用噪声来破坏由天使粒子所储存的量子,所以这是一个革命性的改变。
所以,我在不久前在美国物理学会演讲,说天使粒子是激动人心的发现,用来做量子计算机是多少比特就多少比特,不用附加纠错的比特,自带纠错功能,这会对量子计算机的研制起到突飞猛进的作用。
机器人哪一天能够做科学发现,那一天智能机器就超过人了
人工智能作为一个基本概念,20世纪60年代就已经提出来。今天人工智能能够有突飞猛进的发展,主要是很多新技术的汇总。根据摩尔定律的迭代,每过18个月能够翻倍,如果用量子计算的话,就不只是按摩尔定律18个月翻倍,而是完全从量变到质变。这些年来,人类计算能力不断增长。互联网和物联网的诞生,产生大量的数据。智能算法有突飞猛进的变化。大数据能帮机器学习。不过,人工智能的基础是各种数据,再好的算法,再强大的计算机没有数据的话也无法成为人工智能。
人工智能,现在虽然看到了它在突飞猛进,但我觉得还处在非常早期。为什么这么讲呢?做一个简单的类比,比如我们曾经看到鸟飞,人也非常想飞,但早期学习飞行只是简单仿生,在人类的手臂上绑上翅膀,这就是简单的仿生,但真正达到飞行的境界是由于人类理解了飞行的第一性原理——空气动力学,有了物理原理和数学方程之后就可以人为设计最佳的飞行器,现在的飞机飞得又高又快又好,但并不像鸟,这是非常核心的一点。
现在人工智能多是在简单地模仿人的神经元,但我们更应该思考的,是在这里面有一个基础科学重大突破的机会,我们要真正去理解那个智慧和智能的基本原理,这样才能真正使人工智能有根本性的变化。
到底用什么样的依据能够真正衡量人工智能达到人的标准?有人可能听说过图灵测试,图灵测试是说人跟机器对话,但不知道对方到底是人还是机器。整个对话的过程中,你如果花了一天的时间根本感觉不出来,那就说明机器人好像已经达到人的水平。虽然图灵是一个伟大的计算机科学家,但我并不赞同这个判断方法。人的很多情感并不是理性的情感,要让一个理性的机器学一个非理性的人的大脑可能并不是那么容易。
所以我想提出一个新判断方法,智能机器人哪一天真正拥有超越人的智力?我认为人最伟大的一点,就是我们能够有科学的发现,哪一天机器人真能够做科学的发现,那一天机器就超过人了。
最近我在人工智能方面写了一篇文章,将会在美国的科学院杂志上发表,里面会提到,人类最伟大的科学发现,有相对论、量子力学等,在化学里面最伟大的发现就是元素周期表的发现。智能机器在没有任何辅导的情况下,能不能自动发现元素周期表?可不可以帮助人类发现新药,用机器学习的办法能否发现新材料?这些是判断人工智能水平的标准。
实现区块链和人工智能互相共存发展,它们会是最有价值的
在今天的世界,个人会产生出很多数据,个人的基因数据、医疗数据、教育数据、行为数据等,这是发展人工智能特别需要的。很多数据都是掌握在中心机构里面,没有达到真正的去中心化。区块链的产生,能够产生一个去中心化的数据市场。
我把区块链的整个理念用一句话来描写,叫“In Math we trust”,这种理念是建筑在数学基础上的。整个区块链和整个信息技术领域里面最基础的东西,是基础数学,是能在数据市场里面保护个人隐私,又能够做出合理的统计性的计算。比如有一种非常神奇的计算方法叫零知识证明,它能够向你证明我的数据是非常有价值的,但又不告诉你真正隐私的数据在哪儿。
有了区块链之后,数据市场能够使社会变得更加公平。现代社会最大的不公平是人们容易歧视一些少数派。但在机器学习的过程中最需要的就是那些少数派拥有的数据。如果今天机器学习的精准率达到90%了,使90%提高到99%,它需要的不是已经学过的数据,而是跟以前不一样的数据。往往是少数的数据对机器学习来讲是最有价值的。一旦我们的数据建筑在区块链的基础上,再加上这些奇妙的数学算法之后,我们就能够拥有良性的数据市场。在这个世界里面,达成区块链和人工智能互相共存的理念,它们是会最有价值的。
整个区块链,大众对它的认识还不是最根本的第一性原理认识。用最基本的物理学原理来讲,达成共识就好比大家都同意同一个“账本”,相当于在物理学里面,磁铁本来是杂乱无章的,但到了铁磁态里面它们指向的方向都是同一样的。
达成共识在自然世界里面也有,这种现象叫熵减的现象。达成共识,大家都朝一个方向的话,这个状态的熵远远比杂乱无章的熵要小。达到这个共识是非常难的,因为熵总是在增的。
在区块链上能达到一个共识系统都是用一种算法,需要消耗能量。这件事情听起来不合理,账户为什么要耗费能量,但从物理学第二定理来讲,这是非常合理的一件事情,因为达成共识本身是熵减,但整个世界的熵一定要增加,所以在达成共识的同时一定要把另外一些熵排除出去。这种没有中心化的机制跟自然世界里面磁铁从杂乱无章的状态达到有序的铁磁状态非常相像,消耗能量付出代价也是必然的趋势。
所以理想的信息世界,是未来每个人拥有自己所有的数据,完全去中心化的储存,这样黑客也不可能黑每个人的数据。然后用一些加密的算法在区块链上真正能够达到既保护个人的隐私,又能够做出良好的计算,不会发生像Facebook中很多个人的数据被盗用那样的事情。
今天我们要解决的量子计算、人工智能、区块链技术的问题,都是整个人类的问题,中国科学家会面临非常大的机遇,除了要把应用科技做好,还应该有真正原创的基础科学突破,比如上述介绍的物理和数学原理,尽管这些东西听起来比较抽象,比如熵增原理,正负电子。世界的奇妙,正在于基础科学能够给整个信息技术行业提供广阔的全新发展前景。
算、生物计算、量子计算等领域解决大量的能源消耗和摩尔定律导致的计算能力瓶颈问题。量子计算机与现有计算机的操作原理完全不同,这使得它们非常适合解决特定的数学问题,例如找到非常大的质数。由于质数在密码学中非常重要,量子计算机很可能很快就能破解许多保证我们的在线信息安全的系统
4B等于1K,1024K等于1M,1024M等于1G,以此类推。量子计算利用亚原子粒子的不可分性和不可复制性、量子纠缠和并行计算能力,比传统计算机更快地进行计算,并使用更少的能源。传统计算机使用晶体管(类似于开关)的