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未来的计算机

量子计算机可以完成经典计算机需要数十亿年才能完成的工作。它是如何工作的? 

克劳斯·吕博 (Klaus Lüber)Klaus Lüber , 23.12.2024
量子计算机功能强大,但很脆弱。
量子计算机功能强大,但很脆弱。 © picture alliance / Cover Images

亲爱的电脑,给我规划一条不堵车的路线!大城市的居民一定会喜欢这样的数字助理。但是,即使是超级计算机也很难解决这项具有挑战性的任务。而量子计算机则可以做到这一点。  

什么是量子计算机? 

量子计算机利用量子力学原理处理信息。与经典计算机不同,它们不再使用比特,而是使用量子比特,简称 Qubit。比特每次只能呈现 0 或 1 的值,而量子物理定律意味着量子比特可以同时呈现 0、1 或两者的状态。 

量子计算机在哪些方面能做得更好? 

医学、材料和气候研究或物流领域的许多复杂任务中,都需要并行执行许多计算步骤。经典计算机需要大量单独的计算内核,然后由这些内核同时执行任务。量子计算机只需要一个芯片,因为其中的量子比特可以同时处于多种状态。此外,量子计算机不仅运行速度更快,而且能耗更低。 

量子计算机是否已经应用于我们的日常生活? 

还没有,在技术方面仍有许多挑战,量子计算机是非常复杂和脆弱的机器。量子比特会对最轻微的外部影响做出反应,因此必须避免振动、磁场和电场的影响。系统也比较容易出错。 

哪种量子计算机最强大? 

谷歌的“Willow”是目前最强大的量子芯片,德国计算机科学家哈特穆特·乃文在其研发过程中发挥了关键作用。开发团队开发了一种创新的纠错方法。量子比特数量增加一倍,错误率就会减半。“Willow”能够在五分钟内解决一个复杂的量子统计问题,而这需要目前最强大的超级计算机 Frontier 数十亿年的时间。 

以后会不会只存在量子计算机? 

目前来看不会。更有可能出现将经典计算机与量子计算机结合起来的混合系统。然后,量子计算机进行计算,而经典计算机则负责其他所有任务。