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量子電腦的強大,為什麼需要量子糾纏?

如果不用量子糾纏, 量子電腦就沒有優勢可言了。

很多人都知道, 量子電腦的好處就是它算得快, 比經典電腦快得多。 為什麼算得快呢?常見的解釋像這樣:

中國有一個寓言, 叫“楊子見歧路而哭之”。 楊朱聽說有一隻羊在道路分叉的地方走失了, 不知道走哪條路去尋找, 難過的哭了。 傳統電腦解答問題也是這種套路:只能是先走一條路, 然後再走另外一條路, 做不到兩條路一起走。

量子電腦, 則不一樣了, 它可以像孫悟空變出很多個小孫悟空走不同的路一樣, 搞平行計算。 這就相當於, 一台電腦, 一下子化身成千千萬台台計算器,

同時開工做算術題。

但是我需要強調一下, 這種解釋是大大簡化的, 遺漏了一些非常重要的點。 這個解釋唯一正確的地方, 是說明量子電腦的優勢在於平行計算。 但量子電腦如何實現平行計算, 這個比喻就約等於什麼都沒說了。

實際上, 量子電腦的平行計算, 並不是隨隨便便就能做到的, 而是需要巧妙的演算法設計。 典型的辦法是這樣:

對n個量子比特的體系, 使每個量子比特都處於自己的|+> = (|0> + |1>)/√2態, 那麼整個體系的狀態就是|++…+> = (|00…0> + |00…1> + … + |11…1>) /2^(n/2)。

量子比特

仔細看看你會發現, 0和1的所有長度為n的組合都出現在其中,

總共有2^n項, 剛好對應n個經典比特的2^n個狀態。 對這個疊加態做一次操作, 得到的就是所有2^n個結果的疊加態。 量子比特的一次操作, 就達到了經典比特2^n次操作的效果!

在這個意義上, 量子電腦實現了平行計算。 但在歡呼之前, 我們需要認清, 這個巨大的優勢並不容易利用。 因為所有2^n個結果是疊加在一起的, 讀取出來需要做測量。 而一做測量就只剩下一個結果, 其餘的結果都被破壞了。 所以我們只能把這個優勢稱為潛在的巨大優勢, 真要利用它, 需要非常巧妙的演算法。

這樣的演算法只對少數的問題能夠設計出來, 例如“因數分解”。 有些科普文章把量子電腦描寫成無所不能, 都快成神了, 這是重大的誤解。

一定要牢記:量子電腦的強大, 是與問題相關的, 只針對特定的問題。

現在你明白了吧, 如果不用到糾纏態, 只用n個量子比特各自的狀態, 你能做的事就非常少, 這樣的量子電腦跟經典電腦沒有原理性的區別, 而且由於成本更高, 還會更不好用。

所以, 真正意義的量子電腦一定要用到量子糾纏。

第一, 有點電腦知識的人都知道, 電腦是用0和1來表示兩種截然不同的確定狀態的。 如果粒子自己都處於不確定狀態, 它如何能表示確定的0和1?

第二, 糾纏的粒子, 狀態一定相關, 相關的狀態當然就不獨立, 不獨立的東西, 就相當於相關狀態的拷貝, 怎麼能表示更多的資訊?怎麼能進行不同的運算?

第三, 所謂並行, 是指將一個任務分解後, 多個處理器同時完成不同的運算。 我們且不談有沒有糾纏, 就算有, 這些粒子的狀態是相關的, 也就是說它們實際上是在做著同樣的事情, 相當於多個處理器在重複著同一個運算, 這是並行運算嗎?最多是重複運算!

第四, 資訊是需要存儲的, 誰能儲存光子?

第五,無論疊加還是糾纏,都是以獲得、控制和測量單個光子或粒子為基礎的。誰能獲得並精准控制和測量單個粒子或光子?

第六,兩個經典比特,能夠表示四種數位狀態,但它某一時刻只能處於四種狀態中的一種,處於哪種狀態,由要表示的具體數字決定。如果兩個量子比特能同時表示四種狀態,相當於我還沒告訴它表示什麼數字,它就表示出了所有的數位狀態,那它就和我要表示的數字無關了。當我想讓它表示某個數時,它如何和我要表示的數相聯繫呢?

一切以疊加態和糾纏為基礎的量子通訊和量子計算都是騙人的。

為什麼會出現這樣的局面呢?因為量子力學從一開始就誤入歧途、大錯特錯了。

實驗測得的多種狀態,不是一個粒子同時處於多個狀態,那是大量粒子中,不同的粒子處於不同的狀態。更不是什麼測量造成坍塌。把測量和規律聯繫起來,是百年來科學史上的一大笑話。難道隨著測量技術的提高,規律會隨之改變?難道在人類還沒有學會測量時,沒有規律?

這個世界不存在疊加態,沒有什麼東西能同時既在這兒,又在那兒。沒有什麼東西能既在這兒同時又不在這兒。最多是一會兒在這兒,一會兒在那兒。或者是不同的粒子有在這兒的,也有在那兒的!

PS:未經同意不得轉載(圖片來源網路)

誰能儲存光子?

第五,無論疊加還是糾纏,都是以獲得、控制和測量單個光子或粒子為基礎的。誰能獲得並精准控制和測量單個粒子或光子?

第六,兩個經典比特,能夠表示四種數位狀態,但它某一時刻只能處於四種狀態中的一種,處於哪種狀態,由要表示的具體數字決定。如果兩個量子比特能同時表示四種狀態,相當於我還沒告訴它表示什麼數字,它就表示出了所有的數位狀態,那它就和我要表示的數字無關了。當我想讓它表示某個數時,它如何和我要表示的數相聯繫呢?

一切以疊加態和糾纏為基礎的量子通訊和量子計算都是騙人的。

為什麼會出現這樣的局面呢?因為量子力學從一開始就誤入歧途、大錯特錯了。

實驗測得的多種狀態,不是一個粒子同時處於多個狀態,那是大量粒子中,不同的粒子處於不同的狀態。更不是什麼測量造成坍塌。把測量和規律聯繫起來,是百年來科學史上的一大笑話。難道隨著測量技術的提高,規律會隨之改變?難道在人類還沒有學會測量時,沒有規律?

這個世界不存在疊加態,沒有什麼東西能同時既在這兒,又在那兒。沒有什麼東西能既在這兒同時又不在這兒。最多是一會兒在這兒,一會兒在那兒。或者是不同的粒子有在這兒的,也有在那兒的!

PS:未經同意不得轉載(圖片來源網路)

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