量子計算機是什麼鬼?為什麼會受到科技界的重視?

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量子計算機的原理:量子計算機是一類遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。

其基本規律包括不確定原理、對應原理和波爾理論等。

它應用常見,如半導體材料為主的電子產品,雷射刻錄光碟,核磁共振等。

量子計算機的優越性:量子計算機對每一個疊加分量實現的變換相當於一種經典計算,所有這些經典計算同時完成,並按一定的機率振幅疊加起來,給出量子計算機的輸出結果。

這種計算稱為量子並行計算,也是量子計算機最重要的優越性。

量子計算機將會創造世界上運算速度最快的超級計算機,未來真正大規模應用的量子計算機會帶來顛覆世界的變化,可以精確分析和預測長期天氣預報,解析分子合成等材料領域,在軍事上,以往需要花費大量時間來進行的密碼解析工作會變得更容易,大型數字化模擬風動、核武器模擬技術等等都會收益,最終將會為人工智慧領域帶來突破性進展,現在中國已經處在了這一領域的最前沿。

連結:計算機的發展歷程

第一台計算機:眾所周知的第一台計算機是美國軍方定製,專門為了計算彈道和射擊特性表面而研製的,承擔開發任務的「莫爾小組」由四位科學家和工程師埃克特、莫克利、戈爾斯坦、博克斯組成。

1946年這台計算機主要元器件採用的是電子管。

該機使用了1500個繼電器,18800個電子管,占地170m2,重量重達30多噸,耗電150KW,造價48萬美元。

據說此計算機開機時會讓周圍居民暫時停電,可見其耗電量之大。

第一代計算機:電子管計算機(1946-1957)這一階段計算機的主要特徵是採用電子管元件作基本器件,用光屏管或汞延時電路作存儲器,輸入與輸出主要採用穿孔卡片或紙帶,體積大、耗電量大、速度慢、存儲容量小、可靠性差、維護困難且價格昂貴。

在軟體上,通常使用機器語言或者彙編語言,來編寫應用程式。

第二代計算機:電晶體計算機(1957-1964)20世紀50年代中期,電晶體的出現使計算機生產技術得到了根本性的發展,由電晶體代替電子管作為計算機的基礎器件,用磁芯或磁鼓作存儲器,在整體性能上,比第一代計算機有了很大的提高。

同時程序語言也相應的出現了,如Fortran,Cobol,Algo160等計算機高級語言。

電晶體計算機被用於科學計算的同時,也開始在數據處理、過程控制方面得到應用

第三代計算機:中小規模集成電路計算機(1964-1971)20世紀60年代中期,隨著半導體工藝的發展,成功製造了集成電路。

中小規模集成電路成為計算機的主要部件,主存儲器也漸漸過渡到半導體存儲器,使計算機的體積更小,大大降低了計算機計算時的功耗,由於減少了焊點和接插件,進一步提高了計算機的可靠性。

在軟體方面,有了標準化的程序設計語言和人機會話式的Basic語言,其應用領域也進一步擴大。

第四代計算機:大規模和超大規模集成電路計算機(1971-2016)隨著大規模集成電路的成功製作並用於計算機硬體生產過程,計算機的體積進一步縮小,性能進一步提高。

集成更高的大容量半導體存儲器作為內存儲器,發展了並行技術和多機系統,出現了精簡指令集計算機(RISC),軟體系統工程化、理論化,程序設計自動化。

微型計算機在社會上的應用範圍進一步擴大,幾乎所有領域都能看到計算機的「身影」。

第五代計算機:第五代計算機指具有人工智慧的新一代計算機,它具有推理、聯想、判斷、決策、學習等功能。

計算機的發展將在什麼時候進入第五代?我們將拭目以待!

可以這樣說,自從世界上第一台計算機問世以來,計算機已經推動人類社會邁入一個全新的時代!


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