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第66章 第一季-066-量子计算

*你看到这些正在做跳跃运动的小光点了吗?*项新把脸朝向希帕蒂娅,指着面前的细菌内部的量子结构说道。

*嗯,看到了,好多小光点,这些是什么呢?*希帕蒂娅疑惑地道,对于量子,实在是一知半解!

*这些小光点应该是电子,过去以为电子是绕行原子核,就像行星绕行太阳!但根据我看的纪录片知识,现在人们发现电子会随机出现或消失,它们甚至能同时出现在多处!*项新一边思索着一边解释道。

*嗯,那这有什么用?*希帕蒂娅不是很明白地问道。

*我举个例子,可能这个例子不太恰当:在正常情况下,一个人只能一次出现在一个地方!但是,在量子的世界,一个人则可以同时出现在两个或者多个地方!当我从A地坐车到达B地,我这就是普通的正常状态!而当我能同时出现在A地、C地、D地、E地、F地、等等无数多个地点之后,我这就是量子态!再比如电脑,电脑一般都是二进制的,二进制是计算技术中广泛采用的一种数制!二进制数据是用0和1两个数码来表示的数,它的基数为2,进位规则是*逢二进一*,借位规则是*借一当二*,由18世纪德国数理哲学大师莱布尼兹发现!当前的计算机系统使用的基本上是二进制系统,数据在计算机中主要是以补码地形式存储的!计算机中的二进制则是一个非常微小的开关,用*开*来表示1,用*关*来表示0!而量子则本身即能是0又可以是1,这就是逆运算,可逆计算机!量子能瞬间出现在两个地方,它们能够*记得*自己以前的位置,这一性质可以用来编码量子级别数据!根据量子移动的特性,开发出量子模糊算法,拓扑量子计算时代最重要的一步棋,人类最重要的一步已经迈出!*项新尽量试着简单地解释道。

*我可以理解成如果一个人能同时出现在多个地方,因为这个人要进行快速的移动,这就代表着庞大的计算能力!可以这样理解吗?*希帕蒂娅试探地询问道。

*嗯,差不多了!一个人能同时出现在多个地方就是*量子叠加态*!*项新轻轻点头道。

*人类称呼这种运动为量子态叠加效应,电子做稳恒的运动,具有完全确定的能量。这种稳恒的运动状态称为量子态。量子态是由一组量子数表征,这组量子数的数目等于粒子的自由度数!*Hsebpu淡淡地解释道。

确实,如果没有量子力学的解释,我们目前对世界如何运转的大部分看法都不能成立,现代技术世界的一大半成果都不可能出现!而如今,越来越多的研究证明,量子力学不仅仅作用于非生命现象,在生命现象之中仍旧起关键作用!没有量子力学,我们就无法解释酶的催化(量子隧穿)、光合作用(量子漫步)、鸟的导航(量子纠缠)、鱼的嗅觉(量子自旋)、基因突变(量子跃迁)等生命现象。

*量子计算机的计算原理和薛定谔的猫是一样的,利用的都是*量子叠加态*!这就意味着计算机能同时尝试所有可能的解,以远超传统计算机的速度进行复杂的计算!想像一下,你被要求五分钟内在国会图书馆某一本书的某页上找到一个字母*X*,这几乎是不可能的,因为那里有5000万册图书!但是,如果你处于5000万个平行现实之中,每个现实都可以查看不同的书籍,你肯定能在其中某个现实之中找到这个*X*!在这个假设中,普通计算机就是像疯子一样的那个你,需要5分钟内找遍尽可能多的书!而量子计算机却能够将你复制出5000万个,每个你只需翻找一本书即可,效率呈几何级数递增!*蜗蜗爸简单地举了个例子说道,这个就是量子计算的威力!

*薛定谔的猫是什么?*希帕蒂娅不解地问道。作为一名科学家,抓住关键的词语,然后理解并消化它,是她最有效的学习方式之一!

*薛定谔猫是描述一只猫在量子状态所发生的无数可能性!在量子领域很有名,此理论揭示了量子理论的一些基本量子状态!不过,大部分人都把这个理论给误读为生或死的两种状态了!在真正的量子世界里,充满了无数的可能性!深入了解需要很多的相关知识,这里我就不做过多解释了!*项新回答道,这个理论曾经也被自己简单地给误读过,后来经过大量的学习之后,才知道如果以真正的量子角度来研究的话,会得出大量令人感到不可思议的结论!也正是这大量的结果反应出量子的复杂性!

欧文·薛定谔是一位物理学家,理论生物学家,更是一位爱狗人士!20世纪20年代,科学家发现了量子力学,指出有些粒子十分微小,如果不改变它们,根本无法对它们进行测量!但是这个理论的前提条件是,在你测量这些粒子之前,它们就一直处于,某种形式的叠加状态!为了解决这一问题,薛定谔想象一只猫被关在一个盒子里,盒子里充满了放射性粒子,以及一个放毒药的小瓶子!瓶子上安装了一个盖格计数器,如果粒子能量衰减,就会引发计数器,瓶子破碎释放出毒药,小猫就完蛋了!但如果粒子处在两种状态中,即有衰减,也有不衰减的,那么小猫也有两种状态,这种状态会保持到人们打开盒子为止!在实践中,处于叠加状态的猫是不可能存在的,否则动物保护团体就会找你麻烦了!但你可以将原子分离出来,而且它们确实可以同时以两种状态出现!量子力学颠覆了我们有关对现实的一些认识,也许我们因此可以理解,为什么薛定谔本人不喜欢这个理论了,而且为猫咪的遭遇感到内疚!

蜗蜗爸在众人的诧异下两手往前方再次虚按,双手左右再次分开,这次直接进入到达量子系统结构的最深层次!

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