[閒聊] 轉貼 何謂量子電腦

之前看到有人問什麼是量子電腦 經作者同意後轉文 原文連結:https://goo.gl/LjTXGd 量子電腦是啥？ 製造量子電腦很難嗎？很難！ 要了解它容易嗎？ 沒那麼難！ 中國發射量子衛星，引起世界注意，但是除了媒體努力炒作，胡亂作文外，科學界其實並 沒有很在意。因為他只是遠距量子糾纏物理實驗而已，保密功能云云其實是騙外行的。要 達到實用階段還很遠，即使真的成功了，也會立即因自然或人為干擾而完全失效。所以不 只外國人，很多大陸有良心的科學家也為文批評那只是燒錢工程、騙錢計畫。是科學神棍 在騙無知高官，大約是義和團與慈禧太后的翻版。 量子電腦 此一同時，全世界各國頂尖科學家真正努力在做的東西是量子電腦。也就是未來真的會有 用的科技。 量子電腦為何那麼重要？ 是運算速度可以很快嗎？ 不是！ 是可以處理很大量資料嗎？ 不是！ 是可以將資料傳送很遠嗎？ 不是！ 是可以用在人工智慧嗎？ 呃！ 是可以瞬間破解密碼嗎？ 嗯！ 量子電腦之所以很重要，是因為他可以瞬間計算很大很大的數目，大到比宇宙中所有原子 總量還要多。 量子電腦可以算很大、超大的數目，有啥用途？有！因為它可以瞬間破解任何超級密碼。 密碼學 用金鑰加密的密碼，如果以最簡單的暴力法破解DES需要一個已知明文與2^55解密運算， 嘗試過近半數可能的金鑰。線性分析攻擊法對DES需要2^43已知明文與2^43 DES運算。這 些破解密碼的方法都是天文數字，即使以當今的超級電腦計算，都需要數千、數萬、數億 年。但是量子電腦的超大數字能力，理論上可以瞬間算出來。 為何量子電腦可以計算超大的數字呢？ 數字 我們人類習慣的數字是10進位 例如：321 代表 3個100+2個10+1個1’ 電腦因為只有開和關，所以只能計算2進位。 例如2進位的 1111 等於10進位的15， 因為1個8+1個4+1個2+1個1=15 等於1個10+5個1=15 質數計算 破解密碼就是猜質數，如果我們想要研究一個數字13是否質數時,我們可以用2、3、4、5 、6、7、8、9、10、11、12、去除以他，如果沒有有一個數可以整除，它就是質數。 如果要算很大的數字，例如： 12345678987654321 是否質數時 從2、3、4、5、6... 一路算，要算很久。 假如有一個密碼的解答是一個100位數的數字例如 1.2x10^100 ，用小學的十進位，一行 字會寫不完，因為要用到100個阿拉伯數字才能完全寫完。如果要將它一一除以所有比他 小的數字，即使是最快的超級電腦可能也要算30,000年。 10^100如果改用二進位表達，要寫成2^300，也就是1後面有300個零。 一般CPU是64bit，所以需要切成300/64=5塊來慢慢計算。否則就要設計一個512/768 bit 的解密碼專用電腦。例如用GTX- 1080顯卡來算，或台積電做的1024bit 比特幣專用礦機 。 這些問題遇到量子電腦時，也許一瞬間就可解決。量子電腦不是靠快，而是因為量子電腦 只要計算一次就可以將一個天文數字算出來。 怎麼算呢？ 我們人類只有10個手指頭所以用10進位，電腦較笨所以用2進位，中國人較聰明用16進位 ，電腦也用16進位，但是阿拉伯數字0123456789不夠用，所以用A=10 B=11 C=12 D=13 E=14 F=15 10=16 11=17 FF=255 100=256 來代表，所以16進位比10進位效率高2.56倍， 馬雅人更聰明，他們是用20進位計算。時鐘是60進位（一分60秒），一年更是360進位。 所以不排除有一種外星人，頭腦有10公斤重，可以心算30進位、100進位、1000進位、 100000進位。 那量子電腦可以計算幾進位呢？ 答案是10^300進位。這是多大，是1後面有300個零。 量子電腦長什麼樣子 量子電腦的實體是一個CuBit。它是將一顆磷原子打入一顆場效應矽晶體的P通道中，然後 將它冷凍到零下274°C也就是 0.001 °K，這時那一顆額外的電子的軌道就會呈現順時針 或逆時鐘兩種量子狀態，其或然率正好各50%。也就是說1個磷可以同時代表1或0。 假如密碼謎題是讓小孩猜我左右那一手中有銅板，小孩有一半的機會猜錯，常常要猜兩次 才會絕對正確。可是1個Cubit的量子電腦，它會同時猜1與0，所以猜一次就中。也就是 2^1=2 如果科技能成功的製造兩顆互相糾纏的量子，它的旋轉態將是 正正 正逆 逆正 逆逆，4 種可能性。也就是這是別人要猜4次的謎題它一次就猜中。2^2=4 如果能製造3顆互相糾纏的量子，它的旋轉態將有 正正正負、正正逆、..... 逆逆正、逆 逆逆 等8種可能性。也就是別人要猜8次的謎題它一次就猜中。2^3=8 如果有64顆糾纏的量子，它的旋轉態組合將是 2^64=10^19.3 也就是 10,000,000,000,000,000,000隻手中只有一支有藏銅板，小孩子每秒猜一次，要猜數億億 年。使用超級電腦也要算數萬年。可是量子電腦只要算一次就得到答案。因為它同時擁有 所有可能性的組態。 那量子電腦需要做到幾個Cubits呢？ 其實也不需要太大，只要1024個，2^1024=10^306 ，也就是1後面有300個零，這是多大的數目，它比全宇宙的原子數還多。 量子電腦計算速度也不必太快，一秒算10次，就可以解開所有世間奧秘。如果讓它一秒算 4G次。可能一天就解開所有宇宙的奧妙。那時Alpha Go 的人工智慧與它相比就如同一台 波音747飛機的智慧含量與一隻細菌的智慧含量的差別再乘以數億億倍。 量子電腦這麼厲害，我們要如何將題目給它，然後取得答案呢？ 首先要將剛才被冷凍到0.001 °K，的那一顆FET中的磷原子，放進強力磁場，要像核磁共 振機那種。電子的旋轉方向就會轉到正確的S-N ，然後我們用5GHz的微波照射它，使它轉 為N-S。如果這時FET出現電流，證明有轉向，如果沒有證明原來就是對的。原理就如同書 寫與讀取Flash memory 的方式。 簡單講，警察要查房，只要急敲門，然後聽聽裡面有多慌張，抽水馬桶是否有聲音，就知 道這對情侶是左旋還是右旋電子。 撰文者:Ralph Yang 2018-02-25 -- 靠…PCMan一直當機... 一當就把我文吃光，不排版了啦(┘`д′)┘
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推 callhek : 好孟 03/11 14:34

推 w113353 : 我文組 求懶人包 03/11 14:35

推 fishxd1096 : 無字天書嗎 03/11 14:37

噓 pmes9866 : 跟我想的一樣 03/11 14:38

噓 arrenwu : 不錯喔03/11 14:39

→ johnpisces2 : 這樣講就懂了03/11 14:40

推 allimontti : 優文03/11 14:41

→ ChangWufei : 太精闢了03/11 14:41

推 st264201 : 很淺白啊 推 03/11 14:54

→ d200190 : 0.001K就0.001K，-274度C是啥 03/11 15:03

推 WuGouLin : 我看的懂耶 03/11 15:05

噓 ck0611 : 喔對了K不用加度好嗎… 03/11 15:06

推 ck0611 : 除此之外推個 03/11 15:08

→ hn9480412 : 能挖礦嗎?能吃雞嗎?(X) 03/11 15:08

推 Anderson0819: 所以是一瞬間就挖完礦的意思？ 03/11 15:10

推 Mankind69 : 跟我想的一樣啊 03/11 15:11

推 kuyfd456 : 推，很詳細的文 03/11 15:26

推 ElrosHsun : K的單位真的很多人不會寫XD 03/11 15:30

推 john801110 : 拿來挖礦幹嘛 直接破解私鑰更快 03/11 15:33

推 ian31722 : 推 講的很淺顯易懂 03/11 15:46

推 exeex : 不用挖 直接破解你錢包私鑰 03/11 15:48

推 qxxrbull : 有關量子方面可以去請教a34 他對量子蕊片有研究 03/11 15:49

推 Layase : 還不錯 我看懂一半惹 03/11 15:54

推 vercetti : 推 03/11 15:55

推 asdg62558 : 聽不懂 03/11 15:55

推 swampni : 原來中國人不是人類嗎XDDD 03/11 15:59

推 cheeseup : 所以如果溫度有變化量子電腦就掛了嗎? 03/11 16:00

→ swampni : 馬雅人也不是XDDD 03/11 16:00

→ slsamg7112 : a34都快被遺忘了 03/11 16:02

推 uneso : 量子是跟RGB都是一種流行嗎?量子電腦,量子螢幕..... 03/11 16:02

推 niniko : 終於懂了 我還以為還在理論 原來是已經有做出來的東 03/11 16:03

推 Nezumi2563 : XDDD 好久沒看到a34了 03/11 16:10

推 tavor110 : 溫度應該是穩定的才對 03/11 16:54

推 greg7575 : 量子點螢幕是別的東西，與這無關 03/11 16:59

推 Nexus5X : 熱擾動會破壞糾纏態 03/11 17:08

推 novarossi : a34應該被找去51區工作了，要加班回母星的行程要延 03/11 17:16

→ novarossi : 後了 03/11 17:16

推 starmyloves : 果真就是這樣呢！ 03/11 17:17

推 david7112123: 上ptt能夠順暢嗎？～ 03/11 17:23

推 shihche623 : 嗯，沒錯，就是這樣 03/11 17:30

→ jacky841224j: 要多久之後才能有順跑ptt的程式 03/11 17:36

推 gn025 : 龍家俊 我全包了 03/11 17:55

→ jtch : 為什麼不是運算速度很快 03/11 18:11

噓 gamesame7711: 為什麼不是運算速度很快+1 03/11 18:41

推 battlewind : 原來如此(什麼?) 03/11 18:45

推 lll156k1529 : 大概作者想講的是"量多" 跟算的"快"是兩種概念 03/11 18:48

推 yankeefat : 計算次數不多 但一次能算得很多 03/11 18:49

→ yankeefat : 應該說 量子電腦不需要算得快 03/11 18:50

→ cowbaying : 量子電腦要怎麼知道自己算對了? 03/11 18:51

推 yankeefat : 如果把問題與答案之間比做一條長一千萬公里的跑道 03/11 18:54

→ yankeefat : 超級電腦是時速一萬公里的跑車 跑完全程要一千小時 03/11 18:55

→ yankeefat : 量子電腦是一台淑女車 但是他同時出現在每一個公里 03/11 18:56

→ yankeefat : 的起點以15KM/hr開始跑 這樣四分鐘整條跑道都跑完了 03/11 18:57

→ yankeefat : 我的理解大概是這樣 不知道正不正確? 03/11 18:58

推 cheeseup : 用樓上的比喻的話不應該是同時出現在數個位置 03/11 19:03

→ cheeseup : 而是淑女車長到不行，長到只要踩一下就到終點吧? 03/11 19:04

推 juiclykiller: 中國人寫的農場文心得 03/11 19:12

推 YH1927 : 到時候一定有更強的加密系統問世 03/11 19:19

推 sweetmiki : 還好無名小站關了 怕 03/11 19:37

噓 bighta83330 : 量子蕊片是什麼？ 03/11 19:51

推 x123392003 : 快推，不然人家以為我看不懂 03/11 20:04

推 paulshain04 : 厲害 03/11 20:11

推 asd235s89 : 不錯 我看不懂 03/11 20:14

推 x10afreedom : 抗量子化的密碼學也走了好幾年，擔心比特幣被破不 03/11 20:23

→ x10afreedom : 如擔心你金融卡信用卡會不會被盜 03/11 20:23

推 goldflower : 是可以瞬間破解密碼嗎？ 嗯 ok 這句話=end 03/11 20:31

推 TaiwanisChin: 有新警察在問a34的量子監聽鑫片XDDD 03/11 20:41

→ TaiwanisChin: *芯 03/11 20:42

推 s961511 : 怎麼知道全宇宙的原子數目？？ 03/11 20:51

噓 p72910 : 唬爛文 03/11 21:17

→ chinhan1216 : 感覺有講跟沒講一樣 03/11 21:22

推 ETTom : 給推 但還是看不懂他怎麼運算的... 03/11 21:34

→ twosheep0603: 只有最後一小段能看 給箭頭 03/11 22:12

推 azopper : 推最後一段 03/11 22:31

推 rock0807 : 可以突破全世界比特幣的總算力嗎？ 03/11 22:39

推 RonanXidi : 可以問一下，現在做到幾個cubit了呢? 03/11 22:43

推 jackie0804 : 推 淺顯易懂 03/11 23:00

噓 mabinogi805 : 只有最後可以看，箭頭。 03/11 23:02

→ iceyang : 前幾天不是才有谷歌發佈72量子位元電腦的新聞 03/11 23:05

推 dejywe : 這樣結果是能順間算出所有可能結果，但答案是哪個？ 03/11 23:23

推 kilio2006 : 現在是世界上很多人在研究 但都做不出來 03/11 23:45

推 CJhang : 還ok 跟暗網解釋一樣 只看到表面而已... 03/12 00:25

推 Nexus4 : 大推，不過通常會寫qubit或qbit啦 03/12 00:59

推 keny80206 : 我好像有在變形金鋼裡面看過這名詞 03/12 03:42

噓 Shauter : 還真的是農場廢文 居然還轉 03/12 04:01

噓 szymwf : 這種屁話文還一堆人推 慘 03/12 14:59

噓 xkhsky : = = 03/12 15:49

推 jack840907 : 推 太猛 03/13 15:46