儀器儀表商情網(wǎng)報(bào)道  量子計(jì)算機(jī)最大的優(yōu)勢在于大幅縮短提取用戶所需信息的時(shí)間，它可以在幾天內(nèi)解決傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)會花費(fèi)數(shù)百萬年才能處理的數(shù)據(jù)，因此未來的應(yīng)用前景十分令人神往。

日前，谷歌量子人工智能實(shí)驗(yàn)室宣布量子計(jì)算機(jī)最新進(jìn)展：在兩次測試中D-Wave2X的運(yùn)行速度比傳統(tǒng)模擬裝置計(jì)算機(jī)芯片運(yùn)行速度快1億倍。

經(jīng)過與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的比較，谷歌稱已證明其量子計(jì)算機(jī)確實(shí)可執(zhí)行數(shù)學(xué)計(jì)算。

谷歌工程技術(shù)主管哈特馬特·納文表示，“這是一個(gè)值得我們歡欣鼓舞的結(jié)果，不過要將量子計(jì)算機(jī)帶入我們的日常生活，技術(shù)人員們要做的工作還有很多?！?/span>

那么量子計(jì)算機(jī)到底為何物呢？讓我們一起走近量子計(jì)算機(jī)，揭開它神秘的面紗。

讓計(jì)算速度“飛”起來

正如電影《異次元駭客》中演繹得那般，在科技發(fā)達(dá)的時(shí)代，科學(xué)家們可以通過強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)虛擬出一個(gè)城市，虛擬城市中的科學(xué)家又虛擬出一個(gè)城市。不管是第一層虛擬或者第二層虛擬，其中的人類生活得怡然自得，他們有思想，有感覺。沒有人去懷疑世界的真實(shí)性，完全不知道自己是個(gè)人工智能。

事實(shí)上，完成如此巨大模擬并不是一件容易的事情。一個(gè)人類個(gè)體本身所具有的全部特點(diǎn)、微小的變化以及本身細(xì)胞之間的各種間接的作用聯(lián)系，還有環(huán)境溫度、大氣變化等等將是一個(gè)難以估量的龐大數(shù)據(jù)，通用計(jì)算機(jī)將很難實(shí)現(xiàn)完全模擬，這就需要量子計(jì)算機(jī)來完成。

據(jù)來自蝌蚪五線譜的文章稱，人們研究量子計(jì)算機(jī)最初很重要的一個(gè)出發(fā)點(diǎn)是探索通用計(jì)算機(jī)的計(jì)算極限。早在1982年，頗有遠(yuǎn)見的美國著名物理物學(xué)家理查德·費(fèi)曼在一個(gè)公開的演講中提出利用量子體系實(shí)現(xiàn)通用計(jì)算的新奇想法。1985年，英國物理學(xué)家大衛(wèi)·杜斯提出了量子圖靈機(jī)模型。理查德·費(fèi)曼當(dāng)時(shí)就想到如果用量子系統(tǒng)所構(gòu)成的計(jì)算機(jī)來模擬量子現(xiàn)象則運(yùn)算時(shí)間可大幅度減少，從而量子計(jì)算機(jī)的概念誕生了。

目前，我們所有的計(jì)算機(jī)體系都是基于馮諾依曼式的組織結(jié)構(gòu)，其運(yùn)行速度的增長已經(jīng)明顯放緩，對于大規(guī)模數(shù)據(jù)的分析計(jì)算效率也很難再提高。量子計(jì)算的提出，則是旨在專門為復(fù)雜問題的求解設(shè)計(jì)一種全新的計(jì)算機(jī)體系，即所謂的量子計(jì)算機(jī)。

量子計(jì)算機(jī)是一類遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算、存儲及理量子信息的物理裝置。當(dāng)某個(gè)裝置處理和計(jì)算的是量子信息，運(yùn)行的是量子算法時(shí)，它就是量子計(jì)算機(jī)。

谷歌日前宣布D-Wave量子計(jì)算機(jī)在解決問題時(shí)能夠比其他任何計(jì)算機(jī)都快出1億倍，并且能夠極大地推動(dòng)人工智能的進(jìn)步。據(jù)悉，谷歌此次宣布的重要佐證就是“量子退火”算法。這種算法確定了當(dāng)面臨一系列潛在解決方案時(shí)一個(gè)特定函數(shù)的全局極小值，即在給定一系列選項(xiàng)時(shí)，它能夠確定完成一個(gè)任務(wù)所需的最優(yōu)解決方案。谷歌對D-Wave計(jì)算機(jī)的量子計(jì)算法與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)上模擬量子隧道效應(yīng)的算法進(jìn)行了比較，量子計(jì)算機(jī)再次獲得了完勝。

基于量子計(jì)算的機(jī)器，由于體系結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，將采用全新的算法，這使得大規(guī)模數(shù)據(jù)的計(jì)算與存儲不再成為難題。業(yè)界人士認(rèn)為，量子計(jì)算機(jī)的巨大突破將為云計(jì)算和大數(shù)據(jù)處理乃至整個(gè)計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域帶來一場變革。

并行計(jì)算是最大優(yōu)勢

其實(shí)，量子計(jì)算機(jī)的計(jì)算原理和薛定諤的貓是一樣的，利用的都是“量子疊加態(tài)”。這意味著計(jì)算機(jī)能同時(shí)嘗試所有可能的解，以遠(yuǎn)超傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的速度進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算。

按照傳統(tǒng)算法，當(dāng)用戶需要提取某一個(gè)詞組信息或者需要解決一個(gè)問題時(shí)，計(jì)算機(jī)要先把所有可能性列舉出來并驗(yàn)證一遍才能得到正確的信息，而量子計(jì)算機(jī)能夠直接計(jì)算并提取出相應(yīng)信息。這種計(jì)算稱為量子并行計(jì)算，也是量子計(jì)算機(jī)最重要的優(yōu)越性。