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量子计算机:提高计算速度万万倍

2015-7-6 11:47| 投稿: redboy |来自: 腾讯科技

摘要: 现有设备需要花费数百万年时间才能处理的数据,未来设备只需要几天就能完成。IBM和谷歌(微博)的工程师们声称,他们离制作出这种未来计算机已经更近了一步。对于世界上最早的可编程电子计算机, 我们如今尚存的记忆主 ...

现有设备需要花费数百万年时间才能处理的数据,未来设备只需要几天就能完成。 IBM 和 谷歌 (微博)的工程师们声称,他们离制作出这种未来计算机已经更近了一步。

对于世界上最早的可编程电子计算机, 我们如今尚存的记忆主要是它的代号: Colossus。古希腊和罗马人用这个词来指巨大的雕像。而最著名的巨像要数作为世界七大奇迹之一罗德岛太阳神巨像。无论是从实体还是从概念上说,这个代号都很恰如其分。Colossus占据了整个房间,并且配备了晚餐盘子大小的磁带轮。它是在第二次世界大战期间制作的,用来破解纳粹的密码。

在那个时候,“computer”这个词指的还是人(通常是女性),而不是机器,Colossus的出现可以算得上是一个奇迹。以如今的计算标准来看,你几乎认不出来它是台计算机,因为它由数以千计的发光、发热的真空电子管组成。这台机器是可编程的,但却没有存储器。当操作者想要运行不同的程序时,就使用开关和插座来修改线路。Colossus是一只野兽,而且性情反复无常。

在计算时代的早期,这也是意料中的事情。计算机可以使用真空电子管来运行,但效果并不好。它们占用空间太大,温度太高,并且容易烧坏。因此,晶体管技术在 20 世纪 60 年代得到采用是一个具有**性的变化。拜晶体管所赐,集成电路得以诞生。每单位面积的晶体管数量在稳定增长——大约每两年就增加一倍,一直持续了30年之久——这就是人们所说的“摩尔定律”。从真空管到晶体管的转变,是计算时代的一个转折点,尽管那之后出现了巨大的进步,但直到现在,都还没有另一个转折点可以与之相媲美。

如今,我们正处在一个类似的关键时刻:计算架构方面的技术变化可能会让我们以一种新的方式来思考“计算机是什么”。当量子计算跨过从理论到实践的门槛时,这个拐点就会到来。

以今天的标准来看,量子计算可以达到的处理速度委实令人难以想象。假设我们把这种量子计算机运用到监控领域,它可以瞬间在数据库中扫描数以十亿计的面孔,实时辨别出一个人的身份。这样的计算机也许还可以模拟复杂的化学反应,或者是破解最严密的加密工具。(“后量子时代的密码学”俨然已经成为一个完备的领域。它的宗旨是写出可以抵御量子计算机进攻的算法。这样的安全保障究竟有没有可能实现,目前大家还无法确定。这意味着量子计算可能会对全球金融体系、 政府和其他机构造成严重破坏)。

人们常说,量子计算机可以在几天里解决传统计算机会花费数百万年时间解决的问题。长期以来,研发这种设备的理论思考都止步于数学公式领域,但是现在,它们却正在转变为计算机芯片。

IBM 量子计算实验组负责人杰里-周(Jerry Chow)说:“当我们开始制作更好的设备,让它们进行教科书中的那种物理计算时,就会有更多的理论家、更多对已经成型的设备感兴趣的人参与进来。这真的很令人兴奋,因为我们正在开始制作的设备不仅在应用方面很有用,在理论物理学上也很有用。”

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