👩🏻‍🔧 😮 ☣️ 古典计算机采用量子思想 🈴 👃🏾 🏴󠁧󠁢󠁥󠁮󠁧󠁿

由IBM研究人员创建的三量子位硅芯片，希望有朝一日设计出具有数千个量子位的此类芯片

，量子计算机将能够解决复杂的优化问题，快速分解庞大的数据集，模拟现在需要数十亿个粒子加速器的物理实验，并解决当今计算机无法解决的许多其他问题。当然，除非可以建造它们。但是，尽管技术问题不允许它们出现，但理论家还是运用了量子计算中固有的思想和技术来解决经典计算机科学，数学和密码学的严重和古老的问题。

乔治亚理工学院的密码学和计算机科学专家Chris Peikert说：“关于是否会创造出量子计算机的争论很多。” “但这是一个问题，第二个问题是量子技术或算法是否可以帮助您以新的方式解决问题。”

最近，量子思想已帮助研究人员证明了有前途的加密技术（称为“晶格密码术”）的安全性，这种技术可以帮助隐藏敏感的用户数据（例如DNA），甚至是来自处理该数据的公司的数据。通过量子计算的证明还得出了可以防止数据损坏的纠错码最小长度的公式。

量子思想激发了许多重要的结果，例如驳斥了一种错误算法，该算法被认为可以有效地解决旅行商问题。

“如果发生一次，那将是一个巧合。纽约大学IT专家奥德·雷杰夫（Oded Regev）说，但是有很多选择可以让“量子”思维产生证据。

对于数据加密，可以使用多维晶格，该晶格的证明是使用量子计算获得的

结果，一些研究人员认为量子计算不是计算机科学的深奥领域，而是对经典计算的推广，就像多边形是三角形的推广一样。就像多边形可以有任意数量的边，而三角形只有三个边一样，量子计算机可以使用任何数字（正，负，实，虚），而经典计算机仅使用实数。

在更一般的情况下，量子思想是解决经典计算问题的有力工具。罗纳德·德·沃尔夫（Ronald de Wulf）说：“有几个经典问题与量子世界无关，但是最好通过将其推广到量子水平，使用量子信息理论证明某些问题然后再缩小到经典水平来对其进行分析，”荷兰数学和计算机科学中心的计算机理论家。

根据今天的估计，从事理论信息学研究的科学家中不超过5％的人研究量子计算。但是研究人员说，“量子思维”的最新成功导致寻求学习物理学的理论家人数增加。麻省理工学院计算机理论家斯科特·亚伦森说：“量子计算的这些惊人分支实际上迫使科学家们使用经典计算机科学来研究量子计算。”

量子计算的目标是利用量子尺度上粒子的奇怪行为来执行普通计算机似乎无法执行的计算。传统的计算机将信息位存储在晶体管中，该晶体管以开关的方式处于两种状态之一，表示1或0。量子计算机将信息的量子位存储在状态为1、0或重叠的亚原子粒子，电子或光子中。两者相互纠缠，结果一个量子位的状态决定了另一个量子位的状态。

3量子位IBM芯片

叠加和错综复杂迫使qubit的行为与bit完全不同。经典计算机的两位电路可以处于四种状态之一（0,0; 0,1; 1,0; 1,1）。一对量子位可以是它们全部的组合。随着量子位数量的增加，可能状态的数量以及系统中包含的状态量也呈指数增长。具有数百个量子位的量子计算机比当今的超级计算机可以更快地解决问题。

唯一的问题是，还没有人能够创建量子计算机，其中量子位的数量超过了手指的数量。 IBM Research超导量子计算小组的物理学家Chris Lirakis解释说，为了防止纠缠的量子比特系统崩溃，必须将其隔离并冷却至接近零。同时，量子位必须间隔大约一厘米，以使使用其中一个操作不会影响其他操作。这些限制使成千上万个量子位系统太大，无法安装在能够保持正确温度的冰箱中。

Lirakis说：“您需要解决很多非常严重的工程问题，才能使该系统可扩展。” “所有问题都是拔河。”

Regev与Pakert一起通过量子原理证明了光栅上密码学的安全性，他说，他希望看到他一生中量子计算机的构造。他说：“但是量子方法对一切都产生了很大的影响，即使没有人能制造出一台量子计算机，我也不会很沮丧。”

随着量子技术的日益普及，人们有望解决越来越多的经典问题。“正是这些结果使我相信，即使宇宙中没有量子机制，计算机科学家最终也会发明它们来解决问题。”

古典计算机采用量子思想

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