【量子纠缠】三体问题有望解决，完虐电子计算机的量子计算机

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精华笔记

量子计算对于电子计算是“降维打击”，量子计算机为什么那么先进？

一、传统电子计算机的计算方式

1. 电子计算机采用的是二进制信号，用0和1进行数据的表达，通过0和1组成的逻辑门进行计算；

2. 二进制传递信息的效率非常低，例如：666用二进制表示是1010011010；

3. 量子计算的基本单元叫做“量子比特”，所处的不是一个“非0即1”的状态，可以取中间态。

二、量子计算的优势

1. 根据哥本哈根诠释，量子系统可以同时处在不同的量子态；

2. 利用量子系统的叠加态，可以高效地表达数据。例如：666可以用一个量子比特的状态表示出来，可能是66.6%A+33.4%B。我们可以设计量子逻辑门，读取它处于状态A的概率就可以得到666这个数字；

3. 量子计算机可以从原理上做很多电子计算机做不了的事情。量子计算机可以把很多对于电子计算机来说复杂度极高甚至不可算的算法的算法，变成复杂度很低、可计算的算法；

4. 量子计算机可以从原理上做“并行计算”。电子计算机即便速度再快，只能单次计算单个函数，而量子计算机可以同时计算若干个自变量相互影响的方程。很多从原理上无法解决的复杂系统的问题，比如三体问题，从计算原理上便成为可解的了。

三、量子计算的进展

1. 量子计算机的理论上世纪80年代便已成熟，著名的理论物理学家费曼作出了不少贡献；

2. 量子计算机在实现上进展缓慢，主要是因为量子系统对于温度过于敏感。只要不是绝对零度，量子计算的误差就会随着温度呈指数级增长。然而绝对零度在物理上是无法达到的；

| 误差随温度呈指数级增长（T为开尔文温度）

3. 因为量子力学的随机性和不可预测性，一旦产生了误差，我们无从得知误差会在哪个方向产生，因此量子系统的误差修正是极其困难的；

4. 耶鲁大学近期关于量子系统的实验，证明了量子系统发生变化时，会发出预警信号，这让量子系统的误差修正有了新的希望。

思考题：量子计算如此强大，被发明出来之后会对人类产生什么威胁吗？