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进入神秘的量子世界-天富

发布时间:2020-10-26  分类:天富官网代理信息  作者:dadiao  浏览:23

走进神秘的量子世界


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近日,中共中央政治局召开第24次量子科学技术研究与应用前景集体研究。量子技术已经成为公众关注的热点话题。这个新的“网络名人”是谁,引起了广泛热烈的讨论?为什么会受到全世界的高度关注?它在现实生活中的应用前景如何?经济日报金皇朝娱乐代理带你更接近量子技术。


要了解量子技术,要从量子入手。什么是量子?根据量子理论,量子是物质最基本的单位,也是能量最基本的载体,两者密不可分。如果一个事物有最小的不可分的基本单位,我们可以说它是量子化的,最小的单位叫量子。所有众所周知的微观粒子,如分子、原子、电子和光子,都是量子的一种表现形式。


什么是量子


中国科学院物理研究所研究员曹则贤曾在2020年新年科学演讲中打了个比方:我们生活中所能看到和感知的一切,包括光和能量的最小单位,都可以称为量子。就像我们看远处的鱼,它是黑色的,但是放大了就是鱼,可以说是鱼的量子。


中国科技大学副研究员、科普专家袁兰峰在媒体上撰文解释说,量子的本意是一个数学概念,简单来说就是“离散变化的最小单位”。什么是「离散变化」?袁兰峰写这篇文章是想说明:我们数人的时候,可以有一两个人,但不能有一半或三分之一。我们上台阶,只能上一两步,不能上半步,不能上第三步。这些都是“离散变化”。对统计学家来说,一个人就是一个量子。对于上一级台阶来说,台阶就是量子。如果某物只能离散地变化,我们说它是“量子化的”。


不同于我们所知道的宏观世界,人们发现量子微观世界的很多实验现象都是违背常识的,根本无法用经典物理来解释。比如,根据经典物理学,一个物体的状态(用0和1表示)就像最简单的二进制开合,只能处于一种开合状态,也就是要么0要么1,就像一只猫,天富娱乐招商要么生要么死,不能同时“生与死”。然而,这个理论并不适用于量子世界。在量子世界里,一只猫可以处于生与死的叠加。这种所谓的量子相干叠加就是量子世界和经典世界的根本区别。更神奇的是,这种叠加态极其脆弱。一旦有人测量,就会立刻从叠加态变成确定态。


美国物理学家、诺贝尔奖获得者默里·盖尔·曼曾表示,量子力学是一门神秘而又难以捉摸的学科,我们没有人能真正理解它,只知道如何使用它。


 量子通信无条件安全


虽然听起来很神秘,但量子技术离我们并不远。比如信息时代的关键核心技术,如晶体管、固态驱动器、扫描电子显微镜等,就是第一代量子技术的代表性成果。今天,量子科学技术的发展具有重大的科学意义和战略价值,并将引领新一轮科技革命和产业转型。


中国科学院物理研究所研究员范航介绍,量子技术主要包括量子计算天富娱乐、量子保密通信和量子精密测量三个方面。其中,量子安全通信主要以量子密钥分发为代表。量子精密测量主要利用量子效天富娱乐注册应实现超越经典方法的精密测量,具有广泛的应用价值。量子计算是量子科学技术的重要组成部分,也是最具挑战性的目标。被认为是下一代信息产业的制高点,意义重大。这三个方面也是全世界量子方案的主要组成部分。


目前量子通信是最成熟的应用。所谓量子通信,简单来说就是利用量子力学的相关原理来解决信息安全问题的一种通信技术。其中一个著名的原理是量子纠缠。一般来说,ph值


传统的通信方式是基于加密算法或加密技术。如果计算能力强到足以破解加密算法,就有被窃听的风险。由于其独特的特性,量子具有不可克隆性和不确定性等“先天优势”。利用量子制成的“密钥”传输信息,加密的内容不会被破译,窃听者必然会被“抓住”,为破解信息加密的“瓶颈”提供了解决方案。


争取保密通信的梦想—— 2016年8月我国发射的墨子量子科学实验卫星,2017年星地量子密钥分发的比特率达到了每秒10千比特(kbps)的数量级,成功验证了星地量子密钥分发的可行性。目前经过系统优化,密钥分发的码率已经达天富娱乐APP下载到了每秒100千比特(kbps)的数量级,具有初步的实用价值。


1120km!2020年,“墨子”量子科学实验卫星做出了新的贡献:科学家利用“墨子”作为量子纠缠的来源,将量子纠缠分布到两个遥远的地方,在世界上首次实现了基于纠缠的量子密钥分配,为量子通信的实际应用奠定了重要基础。


“量子通信克服了经典加密技术固有的安全风险。因为它的安全性不依赖于计算复杂度,所以这是一种原则上无条件安全的通信方法。”中国科学院院士潘建伟说。


  量子计算潜力无限


除了量子保密通信,科学家们关注的另一个重要应用是量子计算机。


在古代,人们制造了可以进行一定计算的仪器和机器。比如中国发明的算盘,欧洲早期发明的各种计算仪器。现代意义上,世界上第一台电脑叫Eniak,重27吨,占地150多平方米。它于1945年成功建造,用于计算炮弹的弹道。1945年,冯·诺依曼明确提出了存储程序的通用计算机方案,并规划了电子计算机体系结构,使计算机得以广泛应用。


“但是,现有的计算机是基于摩尔定律的微处理器芯片,这无疑会遇到技术瓶颈,于是人们开始考虑建造一台新的计算机——量子计算机。”据范娇介绍,量子计算机的运行遵循量子力学原理,以量子比特为基本信息单位,具有量子纠缠、相干叠加和量子测量的特点,其发展将遵循与经典计算机相似的轨迹。“但是,我们现在看到的量子计算机原型,功能比较简单,只能模拟某些量子过程,或者解决一些简单的问题。”范雎说。


如果世界上有量子计算机,我们现有的经典计算机能否实现其功能?范航分享了国际科研进展。2019年,谷歌宣布用53个量子位实现超导量子计算。在处理随机线采样的时候,经典的电脑用了一万年才在200秒内完成任务。目前超导量子处理器芯片已经达到50-100个量子位,需要用天河或者太湖之光等超级计算机用经典计算机模拟其功能。“再多一个量子位,经典计算机资源就会翻倍,这种竞争是不可持续的。所以量子计算机的功能是经典计算机无法替代的。”范娇说。


不仅如此,相对于经典算法,众所周知在量子计算机上运行的一些量子算法优势明显。比如Scholl算法和Grove量子搜索在信息安全方面有着重要的应用,这些算法的实际操作会很快影响现有的信息安全系统。实用性方面,量子搜索算法有望应用于大天富娱乐主管数据;量子退火算法可以应用于优化问题,如物流和交通优化;量子模拟可以应用于量子化学和量子物理研究,如生物合成和药物筛选;量子模拟矢量网络状态可以应用于机器学习和神经网络。


既然这么强大,量子计算机什么时候会从梦里来可能会来?范航承认量子计算机的研究才刚刚开始,而且


比如IBM等高科技公司,已经逐渐摆脱了单纯的研究探索模式,以实用性、集成性、综合性为目标。他们的研发涵盖了软硬件的各个方向。大部分实现方案都选择了超导量子计算解决方案,以提供云量子计算服务和培育量子计算生态为重要目标。中国科学家在超导量子计算方面也取得了世界领先的成就:中国科学院物理研究所、浙江大学和中国科技大学去年合作实现了20个超导量子比特的薛定谔猫态制备,创造了固态系统中纠缠量子比特的世界纪录。“从长远来看,量子计算机功能强大,是下一代信息技术的制高点。预计它们将影响人类生活的方方面面,国际竞争不可避免。”范雎说。


申会[编辑:方佳良]