每日最新頭條.有趣資訊

分分鐘破解你全部密碼 量子計算了解一下

現代技術發展的速度總是超過人們的想象,技術發展的方向也將人們的生活帶向一個新的層次。在今年CES展上,因特爾宣布了自己的研究成果,一塊49個量子位的量子芯片,而後三月,谷歌宣布了一塊擁有72個量子比特的量子芯片,並且表明能夠進行實際運用,5月阿里達摩院也不甘示弱,推出了自己的量子電路模擬器“太章”,一時間量子計算的概念進入大眾視野,成為了焦點話題。

量子計算

    什麽是量子計算?根據維基百科的解釋,根據量子力學現象進行計算即為量子計算。談到量子計算,就必然繞不開兩點,疊加和糾纏。與傳統電腦基於晶體管的二進製不同,傳統電腦的二進製數字總是確定狀態的“0”或“1”,而量子計算使用的是量子比特,並沒有固定狀態,我們可以借用一個著名的實驗“薛定諤的貓”來描述這一現象。

薛定諤的貓

    在箱中放置一隻貓和連接毒氣的放射物,箱中的放射性物質有50%概率衰變釋放毒氣殺死貓,但也有可能不會衰變使得貓活下來。在不打開箱子的情況下,如果按照傳統電腦的角度,貓要麽死了要麽活下來,必然是二者中確定的一方。但是以量子計算的角度,貓可以既死既活,處於二者混合的狀態,這就是疊加狀態。

量子糾纏

    量子糾纏實際上是兩個在疊加態中的粒子相互影響的現象,值得注意的是,這兩個粒子在太空上距離可能會隔很遠,但是雙方中間一旦一方被測定,與之糾纏的一方的狀態也會被確定下來。

    傳統電腦的基本部門比特(bit)擁有確定的狀態,要麽“0”,要麽“1”,而量子計算的基本部門為量子比特或稱為量子位(Qubit),可以同時存在“0”和“1”兩種狀態,如果擁有4個比特,那麽傳統電腦也只是存儲2^4中的一個,如果擁有4個量子比特,那麽能夠存儲的資訊為2^4個,計算能力直接呈指數級增長,運算能力相當於傳統計算機運算2^4次,效率將大大增加。

    得益於量子疊加和糾纏,量子計算能夠保持超高速度來進行並行運算,對於大批量數據結果運算能夠保證高效完成。不過需要注意的是如果沒有與之對應的量子算法,量子電腦的實力是難以全部發揮的,而且只有部分算法可以進行加速,因此傳統電腦與量子電腦處於相輔相成的關係,並非只是新技術完全取代傳統的過程。

早在2016年5月4日,IBM就發布了量子計算服務,用戶可以通過雲連接IBM量子電腦,來進行實驗和模擬。量子計算作為一種革命性的技術正越來越受到重視,微軟,谷歌都投入了自己的研發力量,量子計算的現實應用也正一步一步離我們越來越近。

·數據計算

數據計算

    談到應用,量子電腦的核心功能自然是數據計算,超高的運行計算能力,這對於許多行業都是必須要求。例如今年大火的人工智能方向,通過深度學習,不斷完善算法,直至產品滿足人們智能化需求。在這個過程中,機器學習的成本往往是巨大的,因此許多人工智能都只能在某一個領域某些關鍵詞上作出相應,難以滿足人們複雜的情景應用,自然會被叫成“人工智障”。但是如果利用量子電腦的高速運算,機器的學習成本將會大大降低,AI的運用場景也將豐富起來。其實不僅僅是人工智能,量子計算在大數據分析,智慧城市,金融模型等方面都大有可為。

·通訊加密

資訊安全依托算法加密

    當今各種密碼的安全保障依托各種加密算法技術,但是對於量子電腦來說,能夠通過特定算法進行高速並行輕鬆破解。基於量子糾纏的特性,在通訊過程中,如果有人想要竊聽通訊內容而對量子進行測量的話,另一端量子就必然會感知到,從而終止機密資訊的傳輸,商業機密能夠得到充足的保障。

    量子技術發展自然是未來的一大方向,但是我們仍需要看到其中的問題,一是量子計算的要求更為嚴苛,需要在極低溫的環境下工作;二是量子相關技術的研究存在瓶頸,例如如何製造出純糾纏態,以此克服量子通訊的資訊失真;三是量子計算帶來的改變,例如密碼學革命性的改變,傳統加密技術,行業,個人資訊安全的該何去何從,量子計算攻擊該如何防範。四是量子計算技術各國研發的水準差異,標準由誰制定,量子霸權的出現。這些都是我們需要了解的。

    量子計算技術必然會到來並給我們生活帶來巨大改變,但現在仍處於發展階段,因此並沒有必要過於吹捧,肯定技術價值,合理規劃研究,這是一個企業乃至國家保持創新和競爭活力的關鍵,更何況,量子計算離改變生活的日子也不會太遠了。

獲得更多的PTT最新消息
按讚加入粉絲團