量子计算,量子计算是什么

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量子模拟,量子计算,量子计算机,它们之间有什么区别和联系

我不是研究物理的,但对通信、计算和计算机略知一二。

据我所知,量子是物理学中的概念,原来的定义是量的最小单位,是一个度量基,即大小量的概念,类似于物理学中定义的熵等概念。

计算是数学概念,用于描述数值演算的过程。

计算机是实现计算的工具,类似于老祖宗发明的算盘。

通信则讲究的是信源、信宿和信道。信息论的鼻祖香农曾于1948年发表了《通信的数学理论》文章,提出了信息熵的概念,并创建了信息论,从而将数学理论、物理学理论和通信原理联系到了一起,即开创了使用数学和物理学理论来解释或解决通信工程中的问题。

所谓量子计算、量子通信,估计是国人发明的概念吧?到目前为止,我还未整明白量子态到底是个啥概念,是指玻色子态吗?如果是,量子和玻色子是一个概念吗?显然不是的。

还有咱平时所述的无线通信、光通信都是因为其承载信息的载体是无线电磁波或光波,而不会因为我对信源加密使用了词典加密方法,就将其称为词典通信吧?同理,即便是使用了所谓的量子加密方法,就能将其称为量子通信吗?其承载信息的载体是量子吗?答案显然是否定的。

再来说说量子计算机吧。首选回顾一下电子计算机是个啥,电子计算机是由计算单元和存储单元构成的电子系统。好了,类似定义量子计算机能不能就是由计算单元和存储单元构成的量子系统呢?显然,这种定义看上去很怪异吧?量子系统是个啥东东?量子系统已经能实现计算单元和存储单元吗?都还没有吧?目前能做到的,只是操控所谓的量子态,来试图取代原来逻辑门对高低电平的控制吧,这能称其为计算单元和存储单元吗?显然不能。

所以,上述概念都是一混再混的结果,除了混淆概念外,真不知如何解释了。

刚回答的问题和这基本凑合,再传播下。

要讨论量子计算,先简要普及下目前的电子计算,然后我们再来展望,看看区别在哪儿。

简化下,任一智能计算系统必然包含输入、指令处理、运算、输出。输入:采集信息后编码输入(预设数值变量或模数转换等物理模拟变量数值化);输出:直接到执行单元再反馈到输入单元,或到人机界面再反馈到指令单元执行;指令单元和运算单元就结合的比较紧密了,指令单元需要读取预设的数据所代表的指令流程再对输入数据执行相应的运算。

那么,当前计算机的速度瓶颈在哪儿?一些显而易见的先抛开一边,比如过程缓存等,简要说下执行效率,cpu的运算速度,抛开其逻辑构架,其速度由驱动频率决定,而其能承受的最高频率由其中的晶体管的开关速度和其耗能决定。为啥随着集成度越高执行频率越高哩,其中一个因素是因为在单晶硅上加工的开关越小,其开关能耗越低,芯片的良品率决定在加工的开关电子响应速度上,这里有个时序的概念,学过数字电路的都知道何谓脉冲争峰,一致开关状态电路中,不同逻辑处理要设计成经过同样多的开关路径,以便输出的方波不会出现争峰现象,在高频率下,细微的速率差别经多级累积后,其结果会干扰正确的运算结果。因此,随着光刻加工趋向于极限,现代单芯片体系也基本到头,摩尔定律也就失效。

由上可知,所谓量子计算(特殊只经过内部特定物理结构模拟得出结果的不说,那不叫量子计算系统,那是属于实验室的研究应用)必须有高效的编码输入输出渠道,并且可操控的量子可稳定交互运算,其速率能耗自然远超现有体系,同样其指令数据等输入效率决定了量子计算的瓶颈。

目前量子计算多以研究各种量子物理状态的交互逻辑变化和可操控性方面,再辅以合适的拓扑结构模型,其和经典的电子开关截然不同;解决了拓扑结构和基本逻辑运算,还要有合适的编码数据输入和输出转换。

所以,不能抛开基本面耍流氓。

目前的量子计算科普就流氓的很!

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