量子運算 是炒作還是即將到來的亮點?
編譯/李寓心
迄今為止,身為全球兩大科技龍頭的Google和微軟,也在科技浪潮的推波下,轉向量子運算技術的研發,達到更大量的數據處理速度。然而,巨大潛力的量子位元極其敏感,容易受到外部相互作用的干擾,使量子計算機的能力產生不確定性。因此,在許多人認為量子計算機指日可待之時,有專家卻認為,投入數十億美元的量子運算,可能在未來幾年內,很難達到預期的結果。
何謂量子計算機?
根據報導,目前的經典計算機可以透過數學邏輯,執行相關的數據處理,例如在電子銀行業務方面等。然而,量子計算機則是依賴於量子狀態的奇異性,其系統可同時處於兩種互不兼容的狀態,藉由量子力學的特性,進行量子疊加,產生量子態塌縮(wavefunction collapse)。因此,在十幾年前的研究表明,量子位元可同時在兩個地方,執行高複雜度的計算,速度比傳統計算機快好幾倍,使人們開啟對量子運算的興趣。
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容易受「驚」的量子位元
然而,經過十幾年的研發,為何量子計算機並沒有如期普及化?因為事實證明,量子位元非常脆弱,包括量子疊加狀態容易被打破,以及輕微的刺激,也會造成疊加的量子狀態塌縮,稱為「量子退相干」(Quantum decoherence),導致所有原子不斷地與周圍的原子相互作用,使數十億個原子若進入相干疊加狀態,都會因與空氣粒子的一次碰撞而受到阻礙,是造成量子運算難以推動的主要原因之一。
突破量子技術困境的關鍵
雖然目前使用一種「雜訊中等規模量子」(NISQ)量子糾錯的方法,可在大量的量子位元塌縮的狀況下,以某種方式保留少數量子位元的完整性,但因受到雜訊和錯誤的影響,NISQ電路無法保證能產生正確的輸出,對能建構有用的量子機器還有很長的距離。然而,除了NISQ的方法之外,還有一種「拓撲量子位元」(Topological Qubits)的方式,以創建不同類型的建置模組,進而產生不怕外部雜訊的拓撲量子位元,是目前最有希望突破量子運算限制的可能。
資料來源:Big Think
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如果有辦法在這一個世代找到超導體,量子電腦的運算可以大幅度提升,畢竟超導體會大幅降低運算的熱能,提升散熱、電阻0,量子電腦的性能會好到不行