有憑有據!IBM 如何證明量子電腦比傳統電腦更強大?

作者 | 發布日期 2018 年 10 月 23 日 8:00 | 分類 尖端科技 , 電腦 follow us in feedly

量子運算(quantum computing)真的有這麼厲害嗎?這項被視為「下個世代運算工具」的技術,要真正邁向商用,恐怕還需要科學家多年的研究與努力。在解決複雜的數學問題上,量子電腦一直被認為,相較於傳統電腦擁有理論上的優勢,不過礙於現階段技術,這些理論都還無法確切被證實。



不過現在,IBM 研究人員已經有證據可以證明,量子電腦確實比傳統電腦運算速度還要快上許多。

IBM 證明量子電腦超越傳統電腦

過去人們都認為在解決特定問題時,量子電腦比傳統電腦好,但這都只是理論而已,要把兩者放在相同的條件下比較,在現在的技術下比較難實現。「我們可以證明,在相同時間內運作的量子電腦,確實比傳統電腦更強大,能更好的解決二元二次型相關的某些線性代數問題。」最近 IBM 研究人員 Sergey Bravyi 與德國慕尼黑工業大學的一組研究人員在《Science》上發表了一篇論文,讓過去的理論終於被證實。

一般電腦(包括桌機、筆電、平板、智慧型手機)都採用二進位制的計算單位「位元(bit)」,意思是 0 與 1 的二分法,一次只會出現 0 或是 1 單一種狀態,也就是「yes / no」形式;量子電腦則採用「量子位元(qubit)」,這種計算方式有「疊加(superposition)」特性,可以同時出現 0 與 1,產生 00、01、10、11 的疊加狀態,也就是「yes / no / both」形式。

▲ 過去人們都認為在解決特定問題時,量子電腦比傳統電腦好,但這都只是理論而已,要把兩者放在相同的條件下比較,在現在的技術下比較難實現。

正因為量子物理定律可以允許同時出現多個狀態,在面對相對複雜的問題時,量子電腦一直被認為,擁有比傳統電腦更快解決問題的能力。

為了證明過去量子電腦具有優勢的理論,研究人員開發出一種可以得出困難代數問題的量子電路,這種量子電路只會在每個量子比特上執行固定數量的運算,研究人員稱這樣的電路具備「固定的深度」。

研究人員表示,因為量子電腦可以同步處理許多問題,因此不論輸入量的多寡,量子電腦都可以在固定數量的步驟內解決問題;而傳統電腦面對複雜的問題時,一旦輸入的量越多,就會需要更多的步驟才能解決問題。白話來說,研究人員發現傳統電腦不能在「固定的深度」中解決相同的問題,而量子電腦正因為量子物理的非侷限性,證明了比傳統電腦更強大。

▲ 研究人員發現傳統電腦不能在「固定的深度」中解決相同的問題,而量子電腦正因為量子物理的非侷限性,證明了比傳統電腦更強大。

「實驗結果證明量子電腦確實有很多優點,不必再靠著沒經過驗證的理論空想了。」IBM Q 策略與生態系副總裁 Bob Sutor 表示:「這次發表的論文並沒有解決實際的問題,而是幫助我們理解為什麼量子電腦這麼強大,希望未來能提出更實際的應用。」

需要注意的是,雖然研究證實量子電腦確實比傳統電腦快,不過因為現在量子電腦技術仍不成熟,並不代表我們現在擁有最好的量子電腦,已經足以超越現在最厲害的傳統電腦。

(本文由 數位時代 授權轉載;圖片來源:IBM

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