讓我們來看一下，量子電腦運算跟傳統電腦運算的差異，我們就可以了解為何大陸極力想要在量子電腦運算的科技上快速超越美歐國家。因為這將是卡位搶佔21世紀科技趨勢的浪潮，取得相關技術，也等於取得所有應用科技的樞紐，也可以破解歐美日所有線上的科技應用包括網路科技，讓中國能夠對所有美國所保護的機密應用和軍事網路透明化。
傳統的信息技術紮根於經典物理學(Classical Physics)，一個比特在特定時刻只有特定的狀態，要麼是0，要麼是1，所有的計算都按照經典的物理學規律進行。量子信息紮根於量子物理學，一個量子比特（qubit）就是0和1的疊加態，可以寫作：
|Φ>=a|0>+b|1>
這裡用Φ代表0和1的疊加（因為長得像）。|>為狄拉克符號，代表量子態。a和b是兩個複數，滿足關係|a|2=1。於是一個量子比特可以用一個布洛赫球面（Bloch sphere）來表示。相比於一個經典比特只有0和1兩個值，一個量子比特的值有無限個，分布在整個布洛赫球面上。表示量子比特的布洛赫球面，球面代表了一個量子比特所有可能的取值。圖片來源：維基百科因為處於疊加態，一個量子比特同時代表|0>和|1>（只要取值不恰好是|0>或者|1>），對這個量子比特做一次操作就相當於同時對|0>和|1>都做了操作。擴展下去，比如一個10比特的數，經典計算一次運算只能處理一個數（如0001001000，0100001000，1001101101…….）。量子計算則可以處理一個10量子比特的疊加態：|ΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦ>。這就即意味著，量子計算一次運算就可以處理210=1024個數（從0到1023被同時處理一遍）。以此類推，量子計算的速度與量子比特數是2的指數增長關係。一個64位的量子計算機一次運算就可以同時處理264=18446744073709551616個數。如果單次運算速度達到目前民用電腦CPU的級別（1GHz），那麼這個64位量子計算機的數據處理速度將是世界上最快的「天河二號」超級計算機（每秒33.86千萬億次）的545萬億倍！
量子力學疊加態賦予了量子計算機真正意義上的「並行計算」，而不像經典計算機一樣只能並列更多的CPU來並行。因此在大數據處理技術強烈需求的今天，量子計算機越來越獲得網際網路巨頭們的重視。
肖爾算法——RSA加密技術的終結者1985年，牛津大學的物理學家戴維·德意志（David Deutsch）提出了量子圖靈機的概念[1]，隨後貝爾實驗室的彼得·肖爾（Peter Shor）於1995年提出了量子計算的第一個解決具體問題的思路，即肖爾因子分解算法
我們今天在網際網路上輸入的各種密碼，都會用到RSA算法加密。這種技術用一個很大的數的兩個質數因子生成密鑰，給密碼加密，從而安全地傳輸密碼。由於這個數很大，用目前經典計算機的速度算出他的質數因子幾乎是不可能的任務。
但有了量子計算機，就是另外一種情況。利用量子計算的並行性，肖爾算法可以在很短的時間內通過遍歷來獲得質數因子，從而破解掉密鑰，使RSA加密技術不堪一擊。
量子計算機會終結任何依靠計算複雜度的加密技術，但這不意味著從此我們會失去信息安全的保護。量子計算的孿生兄弟——量子通信，會從根本上解決信息傳輸的安全隱患。
留言列表
