凡煙小說

第066節-量子計算

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'你看到這些正在做跳躍運動的小光點了嗎?'項新把臉朝向希帕蒂婭,指著面前的細菌內部的量子結構說道。

'嗯,看到了,好多小光點,這些是什麽呢?'希帕蒂婭疑惑地道,對於量子,實在是一知半解!

'這些小光點應該是電子,過去以為電子是繞行原子核,就像行星繞行太陽!但根據我看的紀錄片知識,現在人們發現電子會隨機出現或消失,它們甚至能同時出現在多處!'項新一邊思索著一邊解釋道。

'嗯,那這有什麽用?'希帕蒂婭不是很明白地問道。

'我舉個例子,可能這個例子不太恰當:在正常情況下,一個人只能一次出現在一個地方!但是,在量子的世界,一個人則可以同時出現在兩個或者多個地方!當我從A地坐車到達B地,我這就是普通的正常狀態!而當我能同時出現在A地、C地、D地、E地、F地、等等無數多個地點之後,我這就是量子態!再比如電腦,電腦一般都是二進制的,二進制是計算技術中廣泛采用的一種數制!二進制數據是用0和1兩個數碼來表示的數,它的基數為2,進位規則是'逢二進一',借位規則是'借一當二',由18世紀德國數理哲學大師萊布尼茲發現!當前的計算機系統使用的基本上是二進制系統,數據在計算機中主要是以補碼地形式存儲的!計算機中的二進制則是一個非常微小的開關,用'開'來表示1,用'關'來表示0!而量子則本身即能是0又可以是1,這就是逆運算,可逆計算機!量子能瞬間出現在兩個地方,它們能夠'記得'自己以前的位置,這一性質可以用來編碼量子級別數據!根據量子移動的特性,開發出量子模糊算法,拓撲量子計算時代最重要的一步棋,人類最重要的一步已經邁出!'項新盡量試著簡單地解釋道。

'我可以理解成如果一個人能同時出現在多個地方,因為這個人要進行快速的移動,這就代表著龐大的計算能力!可以這樣理解嗎?'希帕蒂婭試探地詢問道。

'嗯,差不多了!一個人能同時出現在多個地方就是'量子疊加態'!'項新輕輕點頭道。

'人類稱呼這種運動為量子態疊加效應,電子做穩恒的運動,具有完全確定的能量。這種穩恒的運動狀態稱為量子態。量子態是由一組量子數表征,這組量子數的數目等於粒子的自由度數!'Hsebpu淡淡地解釋道。

確實,如果沒有量子力學的解釋,我們目前對世界如何運轉的大部分看法都不能成立,現代技術世界的一大半成果都不可能出現!而如今,越來越多的研究證明,量子力學不僅僅作用於非生命現象,在生命現象之中仍舊起關鍵作用!沒有量子力學,我們就無法解釋酶的催化(量子隧穿)、光合作用(量子漫步)、鳥的導航(量子糾纏)、魚的嗅覺(量子自旋)、基因突變(量子躍遷)等生命現象。

'量子計算機的計算原理和薛定諤的貓是一樣的,利用的都是'量子疊加態'!這就意味著計算機能同時嘗試所有可能的解,以遠超傳統計算機的速度進行覆雜的計算!想像一下,你被要求五分鐘內在國會圖書館某一本書的某頁上找到一個字母'X',這幾乎是不可能的,因為那裏有5000萬冊圖書!但是,如果你處於5000萬個平行現實之中,每個現實都可以查看不同的書籍,你肯定能在其中某個現實之中找到這個'X'!在這個假設中,普通計算機就是像瘋子一樣的那個你,需要5分鐘內找遍盡可能多的書!而量子計算機卻能夠將你覆制出5000萬個,每個你只需翻找一本書即可,效率呈幾何級數遞增!'蝸蝸爸簡單地舉了個例子說道,這個就是量子計算的威力!

'薛定諤的貓是什麽?'希帕蒂婭不解地問道。作為一名科學家,抓住關鍵的詞語,然後理解並消化它,是她最有效的學習方式之一!

'薛定諤貓是描述一只貓在量子狀態所發生的無數可能性!在量子領域很有名,此理論揭示了量子理論的一些基本量子狀態!不過,大部分人都把這個理論給誤讀為生或死的兩種狀態了!在真正的量子世界裏,充滿了無數的可能性!深入了解需要很多的相關知識,這裏我就不做過多解釋了!'項新回答道,這個理論曾經也被自己簡單地給誤讀過,後來經過大量的學習之後,才知道如果以真正的量子角度來研究的話,會得出大量令人感到不可思議的結論!也正是這大量的結果反應出量子的覆雜性!

歐文·薛定諤是一位物理學家,理論生物學家,更是一位愛狗人士!20世紀20年代,科學家發現了量子力學,指出有些粒子十分微小,如果不改變它們,根本無法對它們進行測量!但是這個理論的前提條件是,在你測量這些粒子之前,它們就一直處於,某種形式的疊加狀態!為了解決這一問題,薛定諤想象一只貓被關在一個盒子裏,盒子裏充滿了放射性粒子,以及一個放毒藥的小瓶子!瓶子上安裝了一個蓋格計數器,如果粒子能量衰減,就會引發計數器,瓶子破碎釋放出毒藥,小貓就完蛋了!但如果粒子處在兩種狀態中,即有衰減,也有不衰減的,那麽小貓也有兩種狀態,這種狀態會保持到人們打開盒子為止!在實踐中,處於疊加狀態的貓是不可能存在的,否則動物保護團體就會找你麻煩了!但你可以將原子分離出來,而且它們確實可以同時以兩種狀態出現!量子力學顛覆了我們有關對現實的一些認識,也許我們因此可以理解,為什麽薛定諤本人不喜歡這個理論了,而且為貓咪的遭遇感到內疚!

蝸蝸爸在眾人的詫異下兩手往前方再次虛按,雙手左右再次分開,這次直接進入到達量子系統結構的最深層次!

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