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「量子電腦」背後原理 「量子疊加」和「量子糾纏」
2018-04-11 發佈 林宜箴 臺北

被稱為「下個世代運算工具」的「量子電腦」,近幾年IBM、Google、微軟、Intel等各家科技大廠都紛紛投入「量子電腦」的研發,各科技先進國家也加入國際量子競賽的布局中。為什麼「量子電腦」可以如此強大,它背後的原理又是什麼?科技部部長陳良基,試著以最淺顯的比喻,讓更多人了解「量子電腦」。

「量子電腦」可在短時間內、處理極大量的資訊,像是若要將300位元數字組合作質因數分解,「傳統電腦」需要運算15萬年,但「量子電腦」1秒鐘內就可算出,為何「量子電腦」能如此強大,首先來認識「量子電腦」最基本的運算單元,也就是「量子位元」 (qubit)。為了使量子位元能夠被運用,量子必須達到「量子疊加」((quantum superposition)和「量子糾纏 」(quantum entanglement),也就是單一量子必須同時處於這兩種物理狀態,且兩個量子間需形成聯結,使得兩個量子就算不在於同一個空間,卻可以「即時」互相影響,才能做為量子運算基本單元,也因此才能如此快速處理相當龐大的資訊。

科技部部長陳良基以「雙胞胎」來比喻「量子糾纏」,就像是雙胞胎各在不同地方,其中一個受到了情緒上衝擊,另一個雙胞胎也同時感受到,感覺的接收是「同步」發生,「量子糾纏」就是指當兩個粒子糾纏在一起,兩粒子往外不同方向擴張時,不管距離多遠,去量測其中之一粒子,量測的效益在另外一個粒子也同時感受到。

 

量子可以是電子、離子或光子,只要能夠達到「疊加」和「糾纏」狀態就可以做為「量子位元」。陳良基說,「量子疊加」,可以想像成「同一個位置,原本只能儲存0和1,因為現在可以疊加,疊加上去的東西是可以被分離的,同一個位置可同時儲存好幾個不同位元,運算時不同位元可同步運算,每個位元可有不同特質,所以才能在短時間內,運算處理龐大資訊。

 

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