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IBM黑科技来袭!首次将量子计算向大众公开

2016-05-06 09:41
苏子言岁月
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    本周三,IBM的科学家首次将该公司的量子计算机接入云端服务向大众公开,IBM相信几年之内就能开发出量子计算机的实验芯片。量子计算竞赛的号角已吹响。

  今天的互联网包罗万象,每一天都有新的设备,新的技术接入,可是IBM接入互联网的这台电脑却不太一样。它称得上是鹤立鸡群,傲视一切。这台由液氮冷却,拥有超导处理器,运用量子物理原理的计算机冲破了传统计算机运算能力的壁垒,开启了一个新时代。

  杰瑞·周(Jerry Chow)带领的IBM量子计算机团队,在本周三启动了量子运算的网页界面,让外部的程序员和研究者通过算法来测试这块量子芯片。周对记者表示,“尽管量子计算云服务的主要目标人群是科学家和学生,但其实任何想要来一睹量子运算真容的人都可以试试。”

  虽然可能只是管窥一斑,但是周还是想让普罗大众,对这款颠覆型云端计算机的投入使用,以及之后带来的风起云涌有所准备。“我们想让大众开始拥有另一种思维,开始学习如何使用量子计算机编程。”

  天壤之别的计算机

  量子计算机和传统数字计算机是完全不同的。

  拿杰瑞·周的话讲,传统经典的计算机,只能识别两个状态,0或1,或者说开或关。量子计算机所运用的是一种把0和1相结合而形成的复合状态。在某一时间点,这个状态可能是1也可能是0,或者是他们两者之间的某个状态,也可以说这种状态是一种即是1又是0的不确定状态。

  IBM量子运算云服务的软件界面

  这种复杂的状态被称为“量子纠缠态”,一些知名的量子算法都用到了它。

  这里有必要解释一下数据传输过程中的纠错功能,这也是IBM研究团队解决的最困难的问题之一。毕竟,量子计算机的纠错计算要比传统计算机复杂太多。

  现代储存与通信系统,一旦离开了纠错功能,都将无法运转。核心解决办法是在保留原数据结构的基础上,添加用于纠错的冗余信息,这样就可以很容易的判断数据是否损坏,而且在可能情况下利用冗余数据进行修复,而避免让对方重新发送。

  传统通信中的常用的方式是抓取一组数据,比方说4个,通过对它们执行一系列的数学运算(通常是异或运算),来生成一个额外数据。一共5个数据同时发送给接收者后,再执行相同操作。

  接收方执行相同操作后,是否得出了相同的第五个数据,即可判断原有4个数据中是否存在错误。因为计算顺序是已经预先设定好的,一旦出现错误,也可以通过第五个数据来进行修复,而代价仅仅是占用四分之一的信道容量,就可换取几乎没有错误的数据传输。

  当然,这背后需要大量的数学计算细节来支撑,但你只要明白它确实管用就好了。举个例子,在微波通讯领域,没有这种纠错算法的情况下,数据传输的错误率可能在十亿分之一,而一旦开启了纠错,错误率会降低到万亿分之一,这就是差别。

  然而,上面所讲的只是在传统通信和计算领域,下面,欢迎来到量子世界,一个完全不同的世界!

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