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第524章 突袭课堂量子计算机的强大(2 / 3)

他转向右边,画了一个模糊的人影,这个人影同时站在四扇门前。

“但量子计算机不一样。

它就像这个人,因为叠加态的存在,他能同时站在四扇门前,一次性把四扇门全推开。”

沈思宜瞪大了眼睛:“同时推开?”

“对,同时。”

林宇点头,“因为量子比特可以同时处于0和1的叠加态,所以当你有两个量子比特时,它们能同时表示00、01、10、11这四种状态。”

他在白板上写下一组数字:

2个量子比特=同时表示4种状态

3个量子比特=同时表示8种状态

4个量子比特=同时表示16种状态

“看到规律了吗?”

林宇敲了敲白板,“每增加一个量子比特,能同时处理的状态数量就翻一倍。”

“传统计算机要一个一个算,算一百万次才能遍历一百万种可能。

但量子计算机只要有20个量子比特,就能一次性处理一百万种可能。”

孙浩倒吸了一口气:“这……这也太夸张了。”

“还没完。”

林宇在白板上继续写:

50个量子比特≈同时处理千万亿种状态

“如果你有300个量子比特,它们可以同时表示2的300次方种状态。

这个数字有多大?”

他在白板上写下一串数字。

2300≈2x1090

“这比全宇宙的原子数量还多。”

教室里安静了两秒。

梁永清倒吸了一口气。

“这特么也太夸张了。”

林宇继续说:“现在你们知道量子计算机有多恐怖了。

但它也有个致命的弱点。”

他画了个硬币在空中旋转的示意图,然后在旁边画了几道波纹线。

“脆弱。”

“想象一下,那枚旋转的硬币极度脆弱,周围任何一点风吹草动,都会让它瞬间塌缩成单一状态。”

“要么是正面,要么是反面,叠加态消失了。”

林宇在“叠加态”

三个字上画了个叉。

“这就叫退相干。”

“那怎么办?”

沈思宜忍不住问了一句。

“怎么办?”

林宇放下笔,”

这就是现在全世界的量子物理学家都想解决的问题。

“

他转过身,看着几个学生。

“退相干的本质,是量子态和环境之间发生了信息交换。”

他在白板上画了一个小圆圈,代表量子比特,然后在周围画了很多小箭头。

“温度、电磁辐射、宇宙射线、甚至实验室外面路过的一辆车,都会影响它。”

“为了延长退相干时间,我们只能想办法隔绝环境。”

林宇在圆圈外面画了一个大圈。

“第一步,降温。

把温度降到接近绝对零度,让热噪声降到最低。”

他又画了几个屏蔽层。

“第二步,电磁屏蔽。

用超导材料把量子比特包起来,挡住外界的电磁辐射。”

“第三步,振动隔离。

把整个实验室建在地下几十米,避免地面震动的干扰。”

“做完这些,量子比特的相干时间能维持多久?”

林宇在白板上写下一个数字。

100微秒

“也就是万分之一秒。”

教室里又是一阵倒吸冷气的声音。

李文浩的手抖了一下,在笔记本上划出一道墨迹。

他脑子里飞速转动,一个念头冒了出来。

“林老师。”

他开口了,“如果退相干时间这么短,那怎么进行复杂的计算?”

“好问题。”

林宇看向他,“这就引出了第二个核心问题,比特间串扰。”

他在白板上画了三个小圆圈,彼此之间用虚线连起来。

“量子计算机不是只有一个量子比特,而是有成千上万个。”

“这些比特必须靠得很近,才能产生量子纠缠,进行协同运算。”

“但当它们挤在一起时,就会像一群话痨一样互相干扰。”

他在三个圆圈之间画了几道杂乱的箭头。

“a的信号串到了b那里,b的信号又串到了c那里,计算结果全乱了。”

孙浩若有所思:“那量子计算是怎么完成的?”

林宇没有立刻回答。

他在白板上画了一个更复杂的结构。

一个大圆圈,里面塞了密密麻麻的小圆圈。

“量子纠错码。”

“用多个不稳定的物理量子比特,绑成

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