有句话说,遇事不决,量子力学。 然而,谷歌在量子计算上的突破,让调侃有了实现的可能。 近期,谷歌官宣了全新量子芯片Willow,拥有史上最多的105个量子比特。更重要的是,在量子比特增加之后,Willow反而控制住了错误率! Willow实现了指数级错误率降低——量子纠错领域30年来一直想解决的关键挑战。 Willow仅需五分钟就可以搞定——当前顶级计算机需要10^25年才能完成的计算。 这再次证明了量子计算的巨大发展潜力,标志着量子计算技术进入了一个新的时代。 量子计算为何神通广大?又要从一只猫说起 传统计算机处理数据的基本单位是比特(bit),只能0或1,仅代表一个数;量子计算机的基本单位是量子比特(qubit),可以“既是0又是1”,例如40%概率是0;60%的概率是1……其信息会丰富很多。 现在,我们来复习“薛定谔的猫”。 设想一个封闭的盒子,其中包含: 1. 一只可怜的小猫。(疯狂谴责薛定谔) 2. 一瓶毒药。 3. 一个放射性原子,50%概率衰变,50%概率稳定。 如果原子衰变,会释放毒药,猫死;如果原子不衰变,猫活。 叠加态:猫“既活又死”→ 并行计算 根据叠加原理,当我们打开盒子之前,猫的状态并不是“活”或“死”,而是“活和死的叠加态”;只有当我们观察时,叠加态才会“坍缩”成一个确定的结果。 因为“既0又1”的叠加态,量子计算机可以在一次操作中,处理多个可能的结果。就像猫可以同时“活”和“死”。因此,量子计算机在特定任务中有着远超传统计算的并行能力。 纠缠态:猫咪命运相连 → 快速协作 假设盒子里放了两只猫,它们的命运会“纠缠”在一起:当我们打开盒子,如果发现一只猫活着,另一只猫也是活着,反之亦然。这种量子纠缠意味着两只猫的状态密切相关。 类比一下,量子比特之间的“纠缠”能够让信息传递和计算效率成倍提升。例如,一个拥有n个纠缠量子比特的系统可以同时表达2^n