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一枚硬币。
正面朝上,我赢;
反面朝上,你赢;
玩三轮,第一轮我决定要不要翻硬币,第二轮你决定,第三轮到我,同时,翻的过程中,我们都看不到结果,由裁判来公正最后的输赢。
应若涵做裁判,路阳跟季一楠两人猜硬币,玩了1o多把,输赢均衡。
季一楠把硬币收起,“不玩了,路阳,你到底要什么?”
应若涵略有所思,“薛定谔的猫?”
路阳把硬币拿在手上,随便翻了下,笑道,“量子物理学家肖希尼·戈斯,曾经邀请了372名自愿者,跟一台电脑玩这个游戏,结果计算机的胜率达到了97%,剩下的3个点还是因为机器并不稳定,否则这个结果是1oo%。”
“不可能吧?这只是概率问题,数据量大了应该是接近5o%才对。”季一楠用她有限的数学知识做了这个推论。
应若涵也是一笑,“量子计算机对吧?”
“是的,计算机把硬币的正反做成了量子态,人类根本不可能取胜。”
季一楠开始懵了,“量子计算机也不可能控制硬币永远朝上吧,这是随机的!”
路阳这一个月一直在查看量子芯片相关知识,是的,他没有放弃,尽管九章没参观成功,但是他对量子计算机的兴趣却越来越浓。
于是便跟两人玩这个小游戏。
“好了,在解释为什么量子计算永远胜利之前,你们应该都是知道cpu的吧!”
两人点点头,路阳继续解释,无论多强的cpu,底层逻辑上都是o跟1的表达,非1就是o,我们所有的信息都需要转换成二进制代码,cpu才能识别。
64位处理器,就是一次最多能把64个o和1变成另外一种o和1,数据再多,就得排队来进行,这导致当输入信息规模过于巨大时,计算度就会跟不上。
传统电脑就像一个自带公式的黑盒子,你出1,它出2,你出2,他出4,非常善于解决这种确定性问题。
见两人一脸不明白的表情,路阳继续解释道,
“比如,我们的小区有4oo位住户,而你们是市老板,有8oo种菜可以供应,但4oo位住户口味不同,需求不同,而两家相邻的还不能送相同的菜,你要如何完美的分配?”
季一楠直接放弃了,“这哪可能分配得完美,就算不考虑现实问题,光是数学,这得用穷举排列了吧?”
应若涵笑而不答,等着路阳的答案。
“别看我,我也不知道,这种问题,我们现在的电脑也给不出答案,排列都等于无穷了。”
“只有用aI进行穷举,输入大量的信息,一个个试,最后得出接近于正确的答案,这种类似的问题,在现在科技的展过程中越来越常见,比如自动驾驶、分子生物学问题,一旦能得到有效解决,人类才是真正的全方面飞跃。”
两人明白过来,应若涵问道,“所以,你还是想继续量子计算机方向?”
路阳说道,“不急,你们得明白,这种规模呈指数级增长的问题越来越多,传统电子芯片的输出时间同样是指数级增长,无论我们的芯片制程做到多精密都不行,就算是1纳米,结果也是一样。”
人类是聪明的,几十年前就预见了现在的可能性,于是就一直在寻找不用电流来表示o和1的方式,而量子就是最佳的选择,一个量子比特能同时包含o和1的两种状态。
也就是1个量子包含2个信息,组合一下,2个量子就是4个信息,3个量子就是8个信息,只要量子增加到5o,就能达到算的水平。
如果是3oo个量子比特,那就是2的3oo次方个不同的信息,这几乎就达到了宇宙中所有原子的数目。
“所以,老天在给世界编程时,底层架构就是量子,说不定也只有用量子才能触及本质。”
“哈哈,我刚开始也跟你们一样,并不知道这中间有多大差距,再举个例子!”
最经典的质因数分解问题,就如把一个数分成质数相乘的形式,比如15uoo3d3*5,这个问题里面,当15增加,传统芯片的计算量就成指数增长,对于一个n位数,难度是2的2分之n次方倍,即2^(n2)。
而量子计算,增加位数,对于运算结果,影响就很小,增加度是Log(n),也就是一个1oo位数的传统算法是2的5o次方倍,而量子计算是1og1oo,也就是2倍。
“2的5o次方已经是万万亿级别,而量子计算是2倍,这已经不是差距问题了。”
季一楠还在算2的5o次方,而另一旁的应若涵却被这突如其来的答案给震惊了。
“就是说,科技的展越来越先进,这种类似的计算就会越来越多,只靠传统计算机,我们根本不可能再进步,而量子计算机才是未来唯一的解决办法。”
路阳笑道,“不愧是智商高到19o的天才,你这个智商9o的就不要再算了,理解这中间的差距就够了,我不知道量子计算机是不是唯一的解决办法,但却是目前已知最可行的方式。”
“如果我们能突破量子计算机技术,那就如带着现代武器回古代,战争?根本不可能生,威慑就够了。”
季一楠魔怔了,“先不管什么量子计算机了,回到第一个问题,量子计算机如何保证1oo%的胜率?”
路阳不由好笑,季一楠还真是执着啊。
实际上量子计算机是这样操作的,当它第一次翻硬币时,把硬币变成叠加态,正反面各5o%,这时候如果你是玩家,选择不翻,同样的是各一半,如果你翻了,对量子计算机来说,没什么区别,同样是各一半。
所以你作为人类的操作,第二步,翻不翻都没有任何影响,第三步量子计算机只需要把量子态硬币恢复成正常状态,正面给你看,就是稳赢了,因为人类根本无法理解一枚硬币可以同时拥有正反。
人类败在我们无法操作量子态,而量子计算机可以。
“理解了吗?”
季一楠摇摇头,表示你说的话我都懂,但是不明白。
应若涵没管路阳逗季一楠,而是继续问道,“你有方向了?”
路阳打开笔记本,露出微笑,“这个月的成果,如何造出量子芯片!”
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