太空呸口
太空呸口

新東西、有趣的事物、隨意哈哈哈

量子電腦是什麼?

前陣子Google的量子運算研究發表引起了很大的矚目,而在幣圈也有聲音說到,如果量子電腦發展起來可能會危及加密貨幣的安全性,那究竟什麼是量子電腦呢?傑瑞我花了點時間研究,不過因為量子相關的資訊真的不好懂,所以我想用我自己的理解來說明,如果有錯也希望大家見糾正。

IBM的量子電腦

說到量子Quantum,可能大多數人是從電影《蟻人》聽到這個詞的,量子物力是一種微觀世界的學問,跟宏觀世界的物理因為具有很差異而獨立出來,如果高中是自然組的應該會在物理課有學到,什麼普郎克常數、波粒二相性、雙俠縫實驗等等的,主要是說明在微觀的尺度下,這些粒子(電子或光子之類的)會具有一些難以解釋的現象,這也是重點,因此待會的內容如果看不懂,絕對是正常的!

好啦,回到量子電腦,首先我們先要知道電腦是以位元(Bit)進行二進位運算,每個位元不是0就是1,但是量子電腦是以量子位元(Qubit或Qbit)來做運算,而且Qubit是疊加狀態,也就是量子電腦的位元同時存0和1的狀態(我知道很奇怪,但是先接受它才能繼續),也就因為這個疊加狀態的位元,讓量子電腦具有比一般電腦還強大的運算能力,那為什麼他同時存在兩種狀態呢?這就要講到量子的特性。

量子的自旋性質

具有量子特性的粒子可以作為量子位元,如原子核、光子或是電子,因為電子具有自旋(Spin)的特性,我們可以把它自旋方向來判斷,能量最低是0最高是1,在這為止都與普通的位元沒什麼差異,但是量子位元特別的地方在於『疊加狀態』(superposition),量子位元在『還沒觀察』的時候同時是0也是1(沒錯他同時是兩個狀態的存在),所以量子位元真正的不同在於量子的疊加狀態與機率的方式存在,簡單來說量子位元可以同時表示0與1,這也意味著,如果可以設計出讀取量子位元的有效方式,1個Qbit就可以取代傳統電腦(2bit)的計算能力。

也許這看起來沒什麼,不過當量子位元數增加,結果就大不同了,2Qbit可以包含4bit的資訊量,3Qbit可以進行8bit的運算,也就是說N位元數的量子電腦可以進行2的N次方的資訊量運算,這也是為什麼科學家對於量子電腦的期待如此之大。因為量子的特性,量子電腦在運算等於是同時等於進行多種可能性的運算,因此可以想像成是平行宇宙的概念(平行宇宙概念本來就是從量子力學討論出來的一種假設)。

平行宇宙的概念也是說明量子特性的假說之一

但是量子電腦並不是所有的運算都快,事實上它只針對某些特殊運算,如果是一般運算或是看影片還是妳我的電腦或手機比較快,換句話說量子電腦可能不會取代你我的電腦,當然目前量子電腦也還在開放中,未來如何我們很難用現在去推論。不用擔心看完這篇還是不懂量子電腦與量子力學,科學家費曼也曾說過:『我可以很確定的告訴大家,沒有人真正了解量子力學』,而且我高中的經驗是,不要問,背起來計算就對啦!

CC BY-NC-ND 2.0

Like my work?
Don't forget to support or like, so I know you are with me..

Loading...

Comment