新浪科技综合|快了“亿亿亿倍”！我国量子计算机又有了新突破( 二 )_

为什么量子计算机可以“超快”？
传统的数字电路只有 0 或 1 两种选择，量子计算机使用的粒子则能够同时处于多种状态。以光子为例，光除了亮与灭，其本身有着不同的偏振态，这种偏振态可以表示除了 0 与 1 之外的多组信息，量子计算机因而能够同时承载更多内容。普通的计算机单元一次只能处理一个数据单元，称之为 1 个比特；量子计算机则可以一次处理 1 个“量子比特” ，这不仅是0和1的状态，而是一种叠加态，可以简单认为这是包含了多个数据，从而使处理速度大大提升。

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【新浪科技综合|快了“亿亿亿倍”！我国量子计算机又有了新突破】
自然光在各个方向上振动（如2），通过“偏振片”（如3）的过滤后，仅留下特定方向振动的“偏振光”（如4）| Wikimedia Commons
超级计算机也以处理速度快而著称，但它与量子计算机不一样。超级计算机本质上还是以传统计算机二进制（0 与 1）为基础的，运算速度依然受限于电路的性能，而量子计算机完全属于另一个体系。
量子计算机擅长解决什么问题？
正如上面所说的，量子计算机最大的特点就是计算速度快，太快了。举个例子，小学的时候都学过质因数分解，例如 6 可以分解为 2 和 3 两个质数；但如果数字很大，质因数分解就是一个很难的数学问题。 1994 年，为了分解一个 129 位的大数，科学家同时动用了 1600 台高端计算机，花了 8 个月的时间才分解成功；但量子计算机理论上只需 1 秒钟就可以破解。

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大数质因数分解是许多安全系统的基础，基于此的加密算法——例如互联网应用最广泛的 RSA 加密算法，则可能会因为量子计算机的研制成功而被量子计算Shor算法攻破。
量子计算机需要安装系统吗？
量子计算机本身就是一套“系统” ，独立的光学组件提供了硬件，复杂的光路结构则决定了它的“算法” 。例如，以光子作为量子比特的量子计算机，需要能够产生光子的单光子源，能够改变光子状态、完成“算法”的特定光路结构，还需要单光子探测器对光子的最终状态进行观测。

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不过，对于量子计算机的控制，仍然需要通过电脑进行信息的输入和输出。就像下图这样，工作人员在电脑上输入控制指令等数据，数据在量子计算机控制系统中进行复杂的转换和运算，最后得到的结果则会传输回工作人员的普通电脑上。