一個很久以前就聽過的名詞,卻一直不明白真正的意義。量子電腦究竟和一般的電腦有什麼差別?以前曾看過一本書:「下一波資訊革命:量子電腦」,裡頭寫了好多令人驚訝的說法,可是看了看,只覺得愈看愈不懂了。
原來量子電腦不只是較小而已,顧名思義,它當然使用到了量子效應的原理。
大家都知道電腦所有的運算都是 0 與 1 ,但若以原子的量子性質來表示 1 個位元的話,它不只可以表示兩種狀態,它可以是 0 與 1 的疊加!事實上,根據書中的敘述,假設有一連串的原子用來表示 1000 個數字的疊加態,因為某種原因,只要執行一次運算,就可以得到 1000 個答案。這種詭異至極的性質使得量子電腦的速度快的不可思議。
舉個例子,以大數的質因數分解為例,它可以在短時間內產生一連串數字的疊加態,經過測量則會使其崩解為其中的一個質因數,執行同樣步驟數次,很快就能找到所有的質因數,而使用舊式電腦要花上億年!
把無數個項目組成一個疊加態,再利用如此這般……的方法,可以使其崩塌成你想要找的項目,你不再需要一個個檢視來進行搜尋,而是一口氣同時搜尋全部!
由於質因數是現今許多加密法的基礎,量子電腦很有可能使現今的加密法全部失效。但事實上,也可以利用量子效應來加密,而且根據目前的物理定律,這密碼無法譯解!
傳統的電腦,說一是一,說零是零,同樣的輸入,必導致同樣的結果。事實上,用甚麼零件做並不重要,理論上你甚至可以用木頭與轉輪做到你桌上型電腦的所有運算(但這會非常、非常大台)。量子電腦卻是完全不同的領域,例如說它可以產生真正的亂數,奇特的量子效應不是其它方法可以輕易模仿的。
然而所有的一切現在仍只是理論階段而已(其實已經有人做出幾個原子的「量子電腦」,證明某些運算確實有可行性),人們也還不知道量子運算的潛力究竟有多少。
有人說世界上沒有人真的懂量子力學,甚至許多研究量子力學的學者完全不相信量子力學。因為許多現象真的是太詭異,太難理解了。
上了大學,物理學了許多量子力學的數學模型,雖然可以比較好懂,可是其背後的意義依然不太了解。不過,多看看量子力學的科普書還是很有趣的,有種做完頭腦體操的快感。
p.s. 本文大部分說法來自該書,其確切原理我也無深入研究。
p.s.質因數分解沒有被證明為 NP-Complete 問題,書中也覺得量子電腦並不會讓 NP-Complete 問題變成可在多項式時間內求得解。