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量子计算

如今，最大的量子流行语是“量子至上”。不幸的是，这意味着一些研究人员将量子本身作为目的，专注于建造不知道有用无用的设备以达到证明自己理论的目标。现在，光量子计算机已经已经被推到了最高峰，很多人认为量子计算机是世界上最好的计算机，尽管该设备不能完全证明量子到底有多好。

“量子优势”归结为数学上的失败。在理想的世界中，量子计算机可以完美运行。在这个完美的世界中，可以生成一个数学证明，证明在某些任务上，无论经典计算机有多快，量子计算机都将始终胜过经典计算机。但是，我们的世界并不完美，而我们的量子计算机也不理想，因此这些数学证明可能不适用。

为什么那么好

因此，为了展示量子计算机的性能优势，我们必须构建一个实际的量子计算机，它可以完成传统计算机无法完成的工作。不幸的是，直到最近，可靠的量子计算机还仅限于几个量子位。由于这种稀缺性，量子计算机上可以解决的任何问题都可以在传统计算机上更快地解决，这仅仅是因为问题很小。当然，一种解决方案是使量子计算机具有更多的量子位，以便它们可以处理更大的问题。一旦实现了这一目标，量子计算机应该比传统计算机更快—只要那些棘手的数学证明适用于非理想的量子计算机。

将具有大量量子比特的通用量子计算机组合在一起，说起来容易做起来难。但是，将可以解决一个问题的计算机组合在一起比构建通用计算机要容易得多。这种特殊的量子计算机使工程师能够在一个单一的问题上证明量子计算机比经典计算机更快，同时使他们避免了生产通用计算机的任务。这一成功所带来的希望之光可以使控制预算的人放心，为研究人员提供必要的资金，以将专用（即不太有用）的量子计算机转变为通用（即非常有用的）量子计算机。量子计算机。

什么是量子

现在，另一组科学家发表了第二次尝试解决该问题的尝试，这次使用的是光量子计算机，该计算机再一次没有计算出任何有用的信息。

科学家们获取了一个单光子源，并迅速切换了输出路径，以使它们具有20个不同的光束，每个光束都包含一个光子。这20个光子同时进入一组波导，在其中它们相互反复混合，产生60条输出光束。光子反复相互干扰，并随机影响彼此的路径。对于任何20个光子的特定脉冲，某些输出光束将为空，而另一些将具有光子。

急于证明

研究人员寻找输出之间的同步发射。任何特定的测量都是来自随机数分布的样本。通过多次重复该实验，揭示了有关光子干涉中发现的随机性的统计信息。对于小型实验，经典计算机可以直接计算每种可能的输出组合的几率。但是，对于20条具有60个可能输出的光束，最终将获得大约1014个输出组合。潜在的输出数量，以及研究人员展示的实验结果，仍然可以使用超级计算机直接计算，但是要花费几个小时，这意味着我们已经接近了可能的极限。

尽管如此，它的速度足以超越这台特定的量子计算机。研究人员每六个小时仅检测到一次14光子重合，这意味着从量子系统基石中收集统计信息大约需要一天的时间。如有疑问，请添加更多光子但是，未来更大。

只活在实验室里

不幸的是，能否使研究人员获得他们所希望的收益。系统的心脏是单光子的来源，每秒产生数百万个光子。但是，计算速度受该速率限制。因此，是的，研究人员可以将可能的输出组合的数量扩展到远远超出经典计算的范围。不幸的是，它们的光子源也可能阻止它们在合理的时间内对分布进行采样。尽管越来越多的人想要急于证明量子计算机到底有多好，但是最终还是没有任何人可以真的实现完美的量子计算机。

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原文发布时间：2020-01-03
本文作者：Steven博
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