美国军方|计算机发展史:量子计算机出现意味着什么?中国已实现量子霸权?

前段时间,一个重大新闻又将人们的视线引入了计算机领域,中国科学技术大学的潘建伟院士团队实现了两大量子计算机的迭代升级,“祖冲之二号”和“九章二号”让中国再一次震惊世界。
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这些让人们叹为观止的超级计算机也许显得遥不可及,但说到日常生活中会用到的手机、电脑、运动设备等,大家就会觉得亲切许多,其实它们的核心都是一台计算机,仅仅只是应用领域不同。那大家真的了解计算机吗?
计算机的诞生
1946年,人们公认的第一台现代电子计算机(ENIAC)诞生了,它是美国军方为了计算导弹弹道而设计的,具备基本的通用计算机功能。但是它的体积非常庞大,不仅占用几个房间还布满了电线和真空管,耗电量也是相当惊人,程序改动效率相较而言是非常低的。后来通过改进,计算机从电子管数学机、晶体管数字机、集成电路数字机,发展成了现在的大规模集成电路计算机。
历经了70多年,计算机的体积和计算速度都发生了巨大的改变,也一步一步地融入了现代社会,成为我们息息相关的物件。
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计算机出现给我们带来的影响
计算机还没有出现的时候,虽然我们已经可以通过先进的无线电波,对信息进行传递,但这样的信息传递方式的局限性却是非常大的,信息传递的安全性难以保障,单次传递的信息量也存在限制。
当然,除了信息传递以外,在计算机出现之前,信息储存对我们人类来说,更是一大难题。因为当时的我们,只能把书籍纸张作为信息的载体。这样一来,不仅储存过程费时费力,信息检索的过程更是非常繁琐。
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计算机的出现意味着信息的储存和共享,促进了通信技术的进步,也为我们的学习、工作和生活提供了便利。上升到人类文明发展的高度,计算机可以说是人类走向高阶知识密度,和探索深度奥秘的坚实桥梁,关乎着子孙后代的前途命运。
什么是量子计算机?
可能很多人都会疑惑,我们传统的计算机和量子计算机有什么不一样呢?为何还要继续在这个领域不断耕耘前进呢?
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其实每一台计算机,都是为了一定的数据运算而存在的,只是传统计算机能够处理的数据资料以及它的运转速度还不够,虽然已经能够满足我们日常学习工作的需要,但在一些特定的领域就显得捉襟见肘了。后来我们研发了超级计算机,已经极大地提高了运转容量和效率,可直到量子计算机的出现,一切又进入了新的章程。
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就拿九章和祖冲之二号来说,它们实现了超导量子和光量子两种系统的计算优越性,有不可替代的里程碑意义。最近的研究,是将“九章二号”光量子计算机的光子从原先的76个增加到113个,其运算速度要比超级计算机快亿亿亿倍。另外,“祖冲之二号”对“量子线路快速取样”的求解速度也比超级计算机快一千万倍,甚至比谷歌研究的“悬铃木”要快一百万倍,可以说中国已经是科技时代的引领者了。
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也许很多外行人都搞不懂量子计算,其实有个典型的例子就是因数分解,虽然一些小数大家都能算,但当一个数有几百上千位时就变得非常困难了,而传统计算机分解它的时间也是随位数指数上升的。可是量子计算机却能将因数分解变得格外简单,例如传统计算机分解300位的数字需要15万年,可是量子计算机却只要不到一秒的时间。