▷什么是量子处理器，它如何工作？

您可能想知道什么是量子处理器，它如何工作 ？ 在本文中，我们将深入研究这个世界，并尝试更多地了解这个奇怪的事物，也许某一天将成为我们美丽的RGB底盘的一部分，当然。

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就像生活中的一切一样，您要么适应要么死亡。 这正是技术所发生的，而不是数百万年的生命，而是数年或数月之久。 技术正在以令人眼花and乱的速度发展，大公司正在不断创新其电子组件。 如今，保护环境的前提是增加功率，减少能耗。 我们已经达到了集成电路的小型化几乎达到物理极限的地步。 英特尔表示将采用5nm工艺，除此之外，将没有有效的摩尔定律。 但是，另一个数字获得了发展，那就是量子处理器 。 不久，我们开始解释其所有好处。

在以IBM为先驱的情况下，微软，谷歌，英特尔和美国国家航空航天局（NASA）等大型公司已经在勇于拼搏，以寻找谁可以制造最可靠，功能最强大的量子处理器。 这肯定是不久的将来。 我们看到了这个量子处理器的全部意义

我们需要量子处理器吗

当前的处理器基于晶体管。 通过使用晶体管的组合，可以构建逻辑门来处理流经它们的电信号。 如果我们加入一系列逻辑门，我们将获得一个处理器。

问题出在晶体管的基本单元上。 如果我们将它们最小化，我们可以将更多的产品放置在一个地方，从而提供更多的处理能力。 但是，当然，所有这些都有一个物理上的限制，当我们到达如此小的晶体管以至于它们处于纳米量级时，我们发现在其中循环的电子正确地进行处理的问题。 这些极有可能滑出其通道，与晶体管中的其他元件发生碰撞并导致链故障。

而这正是问题所在，我们目前正在达到使用经典晶体管制造处理器的安全性和稳定性极限。

量子计算

我们必须知道的第一件事是什么是量子计算，而且不容易解释。 这个概念不同于我们今天所熟知的经典计算，经典计算使用位或电脉冲的“ 0”（0.5伏）和“ 1”（3伏）的二进制状态来形成逻辑链可计算信息。

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量子计算本身使用术语量子位或立方位来表示可操作的信息。 量子位不仅包含两个状态（例如0和1），而且还能够同时包含0和1或1和0，即它可以同时具有这两个状态。 这意味着我们没有一个采用离散值1或0的元素，但是，由于它可以包含两个状态，因此具有连续的性质，并且其中某些状态会变得越来越不稳定。

位数越多，可以处理的信息越多

精确地具有两个以上的状态并同时具有多个状态的能力在于它的力量。 我们也许能够在更少的时间内同时进行更多的计算。 量子位越多，可以处理的信息越多，从这个意义上讲，它类似于传统的CPU。

量子计算机如何工作

该操作基于控制形成量子处理器的粒子的量子定律。 除质子和中子外，所有粒子均具有电子。 如果我们用显微镜观察电子粒子的流动，我们可以看到它们的行为类似于波的行为。 波浪的特征在于它是能量的传递，而没有物质的传递，例如声音，它们是我们看不到的振动，但是我们知道它们在空中传播直到到达我们的耳朵。

嗯，电子是能够以粒子或波的形式表现出来的粒子，这就是导致状态重叠并且0和1可以同时出现的原因。 就像物体的阴影被投影一样，我们以一个角度找到一种形状，而又找到另一种形状。 两者的结合形成了物理对象的形状。

因此，该处理器能够处理更多称为量子的状态，而不是基于电压的两个值1或0（我们称为位）。 量子除测量幅度可以取的最小值（例如1伏）外，还能够测量该参数从一种状态转换到另一种状态时可能经历的最小可能变化（例如，能够区分形状）通过两个同时存在的阴影对物体的识别）。

我们可以同时拥有0、1、0和1，也就是说，位相互叠加

为了清楚起见，我们可以同时具有0、1以及0和1，即位彼此叠加。 位数越多，彼此之间可以拥有的比特就越多，那么我们可以同时拥有更多的值。 这样，在3位处理器中，我们将不得不执行具有这8个值之一，但一次不超过一个的任务。 另一方面，对于一个3量子位的处理器，我们将具有一个粒子，该粒子可以一次获取八个状态，然后我们将能够同时执行八个操作

为了给我们一个主意，目前创建的功能最强大的处理器单元的容量为10 teraflops，即每秒100亿个浮点运算的容量。 一个30量子位的处理器将能够执行相同数量的操作。 IBM已经有一个50位的量子处理器，我们仍处于该技术的试验阶段。 想象一下我们可以走多远，因为您可以看到性能比普通处理器要高得多。 随着量子处理器的量子位增加，其可以执行的运算将成倍增加。

如何创建量子处理器

由于该设备能够处理连续状态而不是只有两种可能性，因此有可能重新考虑迄今为止无法解决的问题。 或者也可以以更快，更有效的方式解决当前的问题。 所有这些可能性都是通过量子机器打开的。

为了“量化”分子的性质，我们必须使它们达到接近绝对零的温度。

为了实现这些状态，我们不能使用基于电脉冲的晶体管，而电脉冲最终将是1或0。为此，我们将不得不进一步研究，特别是量子物理学定律。 我们将必须确保这些由粒子和分子物理形成的量子位能够执行与晶体管相似的操作，即以可控的方式在它们之间建立关系，从而为我们提供所需的信息。

这是真正复杂的问题，是量子计算中要克服的主题。 要“量化”构成处理器的分子的属性，我们必须将它们的温度提高到接近绝对零（-273.15摄氏度）的温度。 为了使机器知道如何将一种状态与另一种状态区分开来，我们需要使它们不同，例如1 V和2 V的电流，如果我们施加1.5 V的电压，则机器将不知道它是另一种状态。 这是必须实现的。

量子计算的缺点

这项技术的主要缺点恰恰在于控制物质可以通过的这些不同状态。 对于同时状态，使用量子算法执行稳定的计算非常困难。 尽管我们不会进入不必要的花园，但这被称为量子不一致。 我们必须理解的是，更多的量子位将具有更多的状态，状态数越多，我们将具有越快的速度，但更难控制的是发生的物质变化中的错误。

此外，控制原子和粒子的这些量子状态的规范说，我们将无法在计算过程中观察计算过程，因为如果我们干涉计算过程，则叠加状态将被完全破坏。

量子状态非常脆弱，必须在真空和接近绝对零的温度下将计算机完全隔离，以实现0.1％的错误率。 要么液体冷却制造商放电池，要么圣诞节用完量子计算机。 由于所有这些，至少在中期，将有面向用户的量子计算机，也许在要求的条件下，可能会有一些这样的量子计算机分布在世界各地，我们可以通过互联网访问它们。

用途

这些量子处理器凭借其强大的处理能力，将主要用于科学计算和解决以前无法解决的问题。 正是因为量子处理器是基于粒子化学的元素，所以第一个应用领域可能是化学。 多亏了这一点，人们才能够研究物质的量子态，而今天，这是常规计算机无法解决的。

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此后，它可以用于人类基因组的研究，疾病的研究等。 可能性是巨大的，主张是真实的，所以我们只能等待。 我们将准备好审查量子处理器！