近年來，量子電腦挾其強大的運算速度及運算能力，驚艷了全球科技產業。這個據稱可以在眨眼間，便將天文數字計算完畢的新興技術，究竟只是天方夜譚，還是真有其本？
前聯電董事長兼執行長胡國強博士在題為「The Quantum Age is Coming」的演講中，對傳統電腦以及量子電腦之間的差別做了一番解釋，他並強調：「量子電腦可解決很多傳統電腦無法解決的問題，但這並非說傳統電腦會被取代！」
傳統電腦是怎麼做運算的？
首先必須釐清，但凡使用手機、平板、筆記型電腦抑或是桌面電腦，都屬於我們現在指稱的「傳統電腦（Classical
Computer）」。因為不論你使用什麼作業系統，其處理資訊的最基本單位都是位元（bit），即為「Binary
Digit（二進制數位）」的縮寫。
而一個位元只能是0或1兩個狀態的其中一個，這就是為何我們常聽到「電腦是只有0與1的世界」。傳統電腦上的一切工作，都是把資訊編碼成一連串的0和1的過程，以及對這些0和1作出相應運算。
那麼，量子電腦和傳統電腦有何不同呢？
量子電腦中的基本單位是「量子位元」（quantum bit，簡稱qubit），與傳統電腦的位元不同，量子位元不需要「只能是0或1」，而是可以「同時是0及1」。你可能會問：為何量子位元可以這麼任性，可以打破傳統電腦常規，還可兼具兩個看似對立的狀態？
由於量子電腦涉及微觀的粒子世界，因此量子位元可以打破傳統的二元規則，同時以不同的「或然率（Probability）」，存在於兩種不同狀態上。
所謂或然率，即是研究在隨機現象中，會出現的一種可能性。量子電腦即是根據這種「或然率」，而非一般常見的「定性」來定義的。以地球儀為例，如果我們定義北極為0狀態，南極為1狀態，那赤道上的狀態就同時會「既是0也是1」，有50%的機率是0，50%的機率是1，這就是量子疊加狀態（Quantum
Superposition）。量子糾纏狀態（Quantum Entanglement）也是由此導引出來的。
量子電腦還有兩個非常重要的特性:
量子平行性（Quantum Parallism）和量子干涉性（Quantum
Interference）。不論一個量子電腦有100個或200個量子位元，只需要一個電磁脈衝就可以將某特定位元所有的0狀態改成1狀態，所有的1狀態改成0狀態，或將所有的0、1狀態改成疊加狀態。每個狀態的或然率可以加減
（或稱干涉），最後或然率趨近1的狀態就是答案了。這也是為什麼量子運算比傳統電子運算快許多的原因。
正因為在量子世界裡具備許多可能性，不再像傳統電腦世界拘泥於0和1，一切結果唯有在觀測者測量時才可以得知，這也使得量子電腦具備比傳統電腦更快速、高效的運算能力。傳統電腦只能解決n的k次方的問題；而量子電腦則可以處理高達2的n次方的資訊。
量子運算可以破解傳統密碼
現今最通用的密碼運算法是RSA加密演算法，若用最快的傳統電腦可能要花費一千年不停的運算，才能解碼。 1994年Peter Shor發明了可以破解RSA密碼的量子運算法，也已透過實驗成功驗證。未來只要量子位元增加，就可在幾分鐘時間內破解複雜的實用密碼。
沒有留言:
張貼留言