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日期: 2025-01-18 | 来源: 商业新知 | 有0人参与评论 | 字体: 小 中 大
其中一些问题就像将一个大数分解为质数一样简单。还有一些则是当今全球面临的最重要的问题之一,比如对复杂分子快速建模以开发治疗新疾病的药物,或者开发用于碳捕获或电池的更高效的材料。
不过,未来十年里,预计将会出现一种与以往任何形式都不同的全新超级计算范式。它不仅有可能解决这些问题,而且我们还希望它能以更低的成本、更少的占用空间、更短的时间和更少的能源来做到这一点。这种超级计算新范式将包含一种全新的计算架构,模拟原子级物质的奇异行为——量子计算。
几十年来,量子计算机一直难以达到商业可行水平。驱动这些计算机的量子行为对环境噪声极为敏感,并且难以扩展到足够大的机器上来完成有用的计算。然而,过去10年取得了几项重要进展,包括硬件的完善和噪声处理的理论性进步。这些进步使量子计算机至少在某些特定计算任务中终于达到了其对手经典计算机难以达到的性能水平。
这是我们第一次在IBM看到一条通向实用量子计算机的道路,我们可以开始想象未来的计算会是什么样的。我们并不期待量子计算会取代经典计算。相反,量子计算机和经典计算机可以合作,共同实现仅靠一方无法实现的计算。全球多个超级计算机设施已经在计划将量子计算硬件纳入其系统,包括德国的Jupiter、日本的富岳,以及波兰的波兹南超级计算和网络中心(PSNC)。虽然这一愿景之前曾被称为“量子-经典混合计算”,也可能有其他名称,但我们将称之为“以量子为中心的超级计算”。
我们关于以量子为中心的超级计算机的愿景核心是量子硬件,我们称之为“量子处理单元”(QPU)。量子处理单元之所以在某些任务中比经典处理单元表现得更好,其根源在于一个完全不同的操作原理,一个根植于量子力学物理的操作原理。
在标准或者经典计算模型中,我们可以将所有信息简化为二进制数字字符串,即比特(bit),它们的值可以是0或1。我们可以使用简单的逻辑门(如与门、或门、非门、与非门)来处理这些信息,将其一次作用于一个或两个比特。经典计算机的“状态”由所有比特的状态决定。因此,如果你有N个比特,那么计算机可以处于2N种状态中的一种。
不过,量子计算机在计算过程中可以访问更丰富的状态集。量子计算机也有比特,但与0和1不同,它的量子比特(qubit)通过一种称为“叠加”的量子特性来表示为0、1或二者的线性组合。数字计算机只能处于2N种状态之一,而量子计算机在计算过程中可以同时处于许多逻辑状态。而且,不同量子比特的叠加态可以通过“纠缠”这种量子特性以一种基本方式相互关联。在计算结束时,根据量子算法运行过程中生成的概率选择,量子比特只会呈现一种状态。- 新闻来源于其它媒体,内容不代表本站立场!
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