九章量子计算机能破解银行密码吗?玻色采样问题是什么?

作者: admin 分类: 科学 发布时间: 2021-09-24 15:18

        去年有一个新闻,中国科学技术大学潘建伟团队成功构建了76个光子的量子计算机原型。九章求解高斯玻色采样问题,只需要200秒,而这个结果用当今的超级计算机太湖之光计算。确实需要二十多亿年。有小朋友就问我,九章计算机真的有这么厉害吗?不色采样问题到底是什么?九章这么厉害,能不能破解我们的银行密码呢?今天我们觉得讨论一下九章的话题。我们首先呢从一个简单的问题高尔顿钉板说起。

        在街头,你有没有看到过这样的抽奖游戏呢?把一个小球扔到一个布满钉子的盒子里。小球经过多次与丁字的碰撞,最后调到某个槽中,根据小球的位置呢会给你相应的奖品。这个装置最早是由19世纪的英国学者高尔顿发明的,叫做高尔顿经办。显然呢小球队在中央的概率大,而都在两边的概率一下。可是你会计算小球都在不同朝中的概率吗?一般的数学算法呢需要使用到组合数,而且如果层数特别多,组合数的计算就会变得非常的复杂。我们有没有什么更好的计算方法呢?有,这就是采样法,我们可以做一个实验,让小球一次又一次的落下,这样就叫做采样。然后。

        观察每个槽中落入了多少个小球,并且进行统计。最后根据各个草种小球的频率分布,直接得到小球落入各槽中的概率。只要我们采样的次数足够多,根据大数定律,我们就能够以足够高的精度获得这个概率了。总结来讲,我们想计算高尔顿钉板各个槽的概率可以通过数学计算,但是这样非常复杂,我们也可以做一个物理实验,通过实验得到概率。这就比用数学方法快得多。这种方法在历史上经常用到。

        比如著名的普丰投针实验,就是通过反复扔一根针,得到了圆周率的结果。其实啊量子原型机九章的多次采样过程与此类似,通过一套量子装置得到了一个概率结果。这个概率结果如果用经典计算机计算会非常复杂,但是用量子装置却可以立刻得到。微观的例子,分为玻色子和费米子,他们最大的区别呢是是否满足刨地不相容原理。光子呢就是玻色子,他不满足庞蒂不相容原理,两个光子可以处于完全相同的状态,我们称之为全同粒子,而电子呢就是费米子,两个电子不能处于全铜的状态。玻色采样问题啊,就好像是一个有光子的告睛盯版,他的钉子是分束器,它的小乔就是光子,光子进入到这个装置之后呢,会形成一个整体波函数。最终光子从哪一个口出来并不一定,但是却有一定的概率分布。现在呢我们想给定光子从某些数字的位置输入,然后想求出从某些输出口输出的概率大小。

        这个问题就称之为玻色采样问题。科学在阿伦森证明了这个概率情况与一个矩阵的合金式的模仿有关。大家听不懂上面这一段话也没有关系,反正就是这个概率与一个复杂的数学表达式有关。现在我们有两种方法来计算这个概率,要么从数学上计算一个复杂的表达式,用超级计算机计算需要二十多亿年,要么做一个物理实验进行采样,通过采样得出概率,这就是九章要做的工作。潘建伟团队呢利用了更好的光源干涉装置和光子探测器,获得了76个光子的输出结果,在200秒的时间内采样了数千次完成的波次采样过程,得到了各种情况下的概率。

        不过九章只能算是一个原型机,而不是计算机,因为它使用量子方法去模拟量子过程,速度当然会超过经典计算机。这就好像是点燃一个抱住问碎片怎么飞物理方法一秒钟就知道答案了。可惜计算机去计算,却可能要知道抱住的结构,火药的种类,甚至要知道每一个原子和分子的位置要获得足够的精度,计算量非常大。这并不是说经典计算机不行,而是因为世界太复杂。至少到目前为止啊,我们的银行密码还是安全的。关于九章计算机的更多细节,大家可以在西瓜视频app里关注我的国老师,上面有更加详细的讨论。

        

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