计算机一度被认为是高端技术,只有科学家和受过训练的专业人士才能使用。但是在20世纪70年代的后半期,计算机的历史发生了翻天覆地的变化。这不仅仅是因为机器变得更小更强大——当然,它们确实如此。这是谁将使用电脑和在何处使用电脑的转变:每个人都可以在自己家里使用电脑。

今天,量子计算在其初期阶段。量子计算融合了20世纪物理学中一些最令人费解的概念。在美国,谷歌,IBM.,美国宇航局正在尝试和建立第一个量子计算机中国也在大量投资量子技术

作为作者每个人的量子计算今年3月出版的《我相信将会有一个类似的向量子计算的转变,狂热者将能够在家里玩量子计算机。这种转变将比大多数人意识到的更早发生。

个人电脑崛起

第一台现代化计算机建于20世纪50年代。它们很大,通常不可靠,而且以今天的标准来看,也不是特别强大。它们是为解决大问题而设计的,比如开发第一颗氢弹。人们普遍认为,这是计算机擅长的事情世界不需要许多人

当然,这一观点结果是完全错误的。

针对android编程的mobile BASIC 1.0
编程基础。图片来源:大卫峡谷/维基梅德米亚

1964年,约翰·科尼尼和托马斯库尔特兹写了基本语言。他们的目标是设计一种简单的编程语言,很容易学习,并使任何人都可以编程。因此,编程不仅仅适用于高度培训的科学家。如果他们想要的话,任何人都可以学会编程。当第一个家庭计算机出现在20世纪70年代后期时,在计算中的转变继续。业余爱好者现在可以在家里购买自己的电脑并将其编程。父母和孩子可以一起学习。这些第一台计算机不是很强大,并且您可以与他们做有限的事情,但他们有一个非常热情的接待

当人们在玩他们的机器时,他们意识到他们想要更多的功能和功能。微软(Microsoft)和苹果(Apple)的创始人都明白,家用电脑有着光明的未来。

几乎每个美国人现在都拥有一台笔记本电脑,平板电脑或智能手机,或者所有三个。他们花了很多时间在社交媒体,电子商务和搜索互联网上

这些活动都没有在20世纪50年代存在。当时没有人知道他们想要或需要他们。这是一个新工具,计算机的可用性,导致他们的开发。

输入量子

经典的计算,为您家中计算机提供权力的计算,是基于人类如何计算。它将所有计算分解为最基本的部分:二进制数字0和1.如今,我们的计算机使用BITS-A Portmanteau Word从二进制数字 - 因为它们易于使用在ON或OFF位置中的开关。

量子计算基于宇宙如何计算。它包含全部古典计算但也包含了一些来自量子物理学的新概念。

量子计算用量子位代替了传统计算的位。然而,量子计算的结果与经典计算的结果完全相同:比特数。

不同之处在于,在计算期间,计算机可以以更多种方式操纵贵族,即它可以使用位。它可以将Qubits放在各州的叠加并纠缠在一起。

叠加和纠缠都是量子力学的概念,大多数人都不熟悉。叠加大致意味着一个量子位可以是0和1的混合物。纠缠表示量子位元之间的相互关系。当一对纠缠量子比特中的一个被测量时,它会立即显示出你测量它的另一半时得到的值。这就是爱因斯坦所说的“远处的幽灵行动。”

对量子力学的完整描述所需的数学是令人生畏的,并且需要这种背景来设计和构建量子计算机。但是要了解量子计算和开始设计量子电路所需的数学要少得多:高中代数基本上是唯一的要求。

量子计算和你

量子计算机才刚刚开始构建。它们是大型机器有点不可靠,尚未非常强大。

它们会用于什么?量子计算具有重要应用加密。1994年,MIT Mathematician Peter Shor表明,如果可以构建量子计算机,他们将能够打破当前的Internet加密方法。这促使了能够承受量子攻击的加密数据的新方法的构建,推出年龄后量子密码学

而且看起来量子计算可能会有一个对化学的影响很大。有些反应是经典计算机难以模拟的。化学家们希望量子计算机能够有效地模拟这些量子现象。

但我不认为这对50年来猜测大多数人将与量子计算机一起做什么具有很大的意义。询问量子计算将成为任何人可以从自己的家中使用的东西,可能会更有意义。

答案是,这已经是可能的。在2016年,IBM将一个小量子计算机添加到云中。具有互联网连接的任何人都可以在此计算机上设计并运行自己的量子电路。量子电路是执行量子计算的基本步骤序列。

IBM的量子计算机不仅可以免费使用,而且这个量子计算机有一个简单的图形界面。这是一个小的,不是很强大的机器,很像第一代家用电脑,但爱好者可以开始玩。转变已经开始

人类正在进入一个可以直接学习和实验的时代量子计算。与第一台家庭计算机一样,可能不明确表示需要用量子计算机解决问题,而是随着人们的播放,我认为他们可能会发现他们需要更多的电力和更多功能。这将为我们尚未想象的新应用程序开辟道路。

Chris Bernhardt是作者每个人的量子计算 谈话 麻省理工学院新闻界提供资金作为对话的成员。
克里斯托弗伯恩哈特,数学教授,费尔菲尔德大学

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图片来源:克雷格·雷蒙德/shutterstock.com.

Chris Bernhardt是Fairfield University的数学教授。他的书“为每个人的量计算”将于2019年3月发布MIT Press。

主要研究方向为离散动力系统和组合动力学。

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