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量子计算的含义是什么？


量子计算是一种基于量子物理学的计算形式 。经典计算机依靠位（零或一）进行计算，而量子计算机使用利用量子力学以“叠加”形式存在的量子位（量子位）：零和一的组合，每个都有一定的概率 。例如，一个量子位可能有 80% 的几率为零 ， 20% 的几率为零 。或者 60% 的机会为零，40% 的机会成为 1 。等等 。
1980 年代，物理学家保罗·贝尼奥夫 (Paul Benioff) 首次提出了量子计算的概念 。不久之后，理论物理学家理查德·费曼和数学家尤里·曼宁率先提出量子计算机可以解决经典计算机无法解决的问题 。事实上 ， 在 1990 年代，数学家 Peter Shor 开发了一种算法，量子计算机可以用它来破解公钥密码学：“ Shor 算法”——如果量子计算机变得足够强大的话 。
2019 年 10 月，经过数十年的研究，谷歌正式宣称已达到“量子霸权” 。这实质上意味着量子计算机解决了经典计算机无法解决的问题 。或者，更具体地说 ， 它在 200 秒内解决了一个问题，即使是最强大的经典超级计算机也需要 10,000 年才能解决 。
虽然这是一个重大突破，但量子计算机似乎离运行 Shor 的算法还有很长的路要走 。一方面，目前的量子计算机还不够强大 ， 而且不清楚扩大这项技术的难易程度 。此外，要真正发挥作用，量子计算机依赖于一种称为“纠错”的技术解决方案，这仍然是一个挑战 。
预测这项技术的未来发展很困难，但可以运行 Shor 算法的量子计算机可能需要数年甚至数十年的时间——也许它们根本不可能实现 。
如果量子计算机能够运行 Shor 算法并破解公钥密码学，那么比特币确实可能会受到攻击 。具体来说，一些硬币可能会被盗 。
然而，有些人认为盗窃会受到一定程度的限制 。虽然所有硬币都由公钥加密（目前是 ECDSA 算法）保护，但大多数硬币也由 SHA256 散列算法保护 。只有当这两种算法都被破解时，所有硬币才能彻底被盗，但目前看来 SHA256（或任何其他哈希算法）似乎无法被量子计算机破解 。
也就是说，大量的硬币只能通过公钥密码术来保护 。目前的估计表明，如果公钥密码体制被破解 ， 大约 500 万比特币将被盗 。以下是比特币可能面临风险的一些情况：
事实上，即使比特币同时受到公钥和哈希的保护 ， 在“量子世界”中安全地使用这种比特币也可能是一个挑战 。当用户尝试花费他们的比特币并通过比特币网络传输交易时，攻击者将有机会尝试窃取资金 。此时，攻击者可以在交易确认之前尝试破解公钥加密，然后将比特币重新发送到他自己的地址之一 。
我只想说 ， 如果量子计算机突然变得比任何人预期的都要强大，比特币就会有问题 。
需要注意的是，如果可以运行肖尔算法的量子计算机突然出现，比特币不太可能成为第一个或主要的目标 。公钥加密可以保护世界上几乎所有其他数字信息，包括军事情报、银行数据和其他现有金融基础设施、通信网络等 。
是的 ， 比特币协议可以升级为抗量子 。
简而言之，比特币的签名算法将不得不被量子抗性签名算法所取代 。由于隔离见证的激活，比特币的签名算法可以通过向后兼容的软分叉升级相对容易地被替换 。（当前的 ECDSA 签名算法可能会在不久的将来通过软分叉被 Schnorr 签名算法部分取代 。）
升级后，用户应该将他们的比特币迁移到新地址，以便受到抗量子签名算法的保护 。在量子计算机可以运行 Shor 算法之前 ， 没有及时迁移的用户将面临比特币以某种方式被盗的风险 。
如果比特币没有及时转移到安全地址，比特币协议也可能会升级以阻止比特币被消费 。这种措施意味着原始所有者也会丢失比特币——但是，当然，无论如何 ， 他们很可能会将比特币丢失给攻击者 。（有人建议，这些比特币可能会被其合法所有者通过零知识证明密码术解锁——但这仍然是非常投机的 。）
鉴于量子计算的当前发展状况 ， 预计比特币将有足够的提前警告，表明需要进行升级 。专家认为，我们还没有接近那个时间点 。
量子计算机或许能够比传统计算机更快地挖掘比特币 。然而，因为比特币挖掘是基于散列（而不是公钥密码学），所以它可能不会被破坏到任何有意义的程度 。
相反，量子计算的出现可能会导致一场新的军备竞赛，以建立最快的采矿硬件，直到找到新的平衡点 。当 GPU 取代 CPU 和 ASIC 取代 GPU 时，比特币挖矿格局已经发生了类似的演变 。
量子计算的含义是什么？量子计算是是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式 。对照于传统的通用计算机，其理论模型是通用图灵机；通用的量子计算机，其理论模型是用量子力学规律重新诠释的通用图灵机 。
从可计算的问题来看 ， 量子计算机只能解决传统计算机所能解决的问题，但是从计算的效率上，由于量子力学叠加性的存在 ， 某些已知的量子算法在处理问题时速度要快于传统的通用计算机 。
量子力学态叠加原理使得量子信息单元的状态可以处于多种可能性的叠加状态，从而导致量子信息处理从效率上相比于经典信息处理具有更大潜力 。
普通计算机中的2位寄存器在某一时间仅能存储4个二进制数（00、01、10、11）中的一个 ， 而量子计算机中的2位量子位（qubit）寄存器可同时存储这四种状态的叠加状态 。随着量子比特数目的增加，对于n个量子比特而言，量子信息可以处于2种可能状态的叠加，配合量子力学演化的并行性，可以展现比传统计算机更快的处理速度 。
量子位（qubit）是量子计算的理论基石 。在常规计算机中，信息单元用二进制的 1 个位来表示，它不是处于“ 0” 态就是处于“ 1” 态. 在二进制量子计算机中，信息单元称为量子位，它除了处于“ 0” 态或“ 1” 态外，还可处于叠加态（superposed state） 。
量子计算，有什么用？量子计算是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式 。对照于传统的通用计算机，其理论模型是通用图灵机 。
通用的量子计算机，其理论模型是用量子力学规律重新诠释的通用图灵机 。从可计算的问题来看 ， 量子计算机只能解决传统计算机所能解决的问题，但是从计算的效率上，由于量子力学叠加性的存在，某些已知的量子算法在处理问题时速度要快于传统的通用计算机 。
相关信息：
2019年8月 ， 中国量子计算研究获重要进展：科学家领衔实现高性能单光子源 。
2021年10月，中科院量子信息与量子科技创新研究院科研团队在超导量子和光量子两种系统的量子计算方面取得重要进展，使中国成为目前世界上唯一在两种物理体系达到“量子计算优越性”里程碑的国家 。
量子计算到底是什么呢？量子计算是一种基于量子力学的计算方式，相较于传统的计算方式，具有一些独特的优势和潜在的应用，包括但不限于以下几个方面：
加速算法：量子计算可以通过量子纠缠和量子并行等特性，在某些特定问题上实现比经典计算更快的运算 ， 如 Shor 算法可用于因式分解、Grover算法可用于搜索等 。
大规模数据分析：随着互联网的普及和物联网的兴起，数据量呈爆炸式增长，传统的计算方式无法处理大规模的数据 。量子计算可用于更高效的数据分析，例如在机器学习、图像识别、语音识别等领域中，可以加快训练和分类等过程 。
量子模拟：在材料科学、化学等领域，研究人员通常需要模拟分子、化学反应等复杂的物理过程 。传统的计算方式在这方面有很大的局限性 ， 而量子计算则可以更准确地模拟这些过程 ， 从而更好地理解和预测化学反应 。
安全通信：量子计算的另一个重要应用是量子密码学，可以实现更加安全的通信 。量子密码学中的量子密钥分发协议可以保证通信的绝对安全 ， 因为任何对量子系统进行测量的尝试都会改变系统本身 。
总的来说 ， 量子计算是一种新兴的计算方式，具有许多潜在的应用 ， 而随着技术的进步和研究的不断深入，我们可以期待更多的量子计算应用被开发出来 。
量子计算：突破传统计算瓶颈、拥有指数级计算能力 。
突破传统计算瓶颈
计算机发展的瓶颈主要有两个 。首先，随着晶体管体积不断缩?。扑慊扇菽傻脑骷吭嚼丛蕉?nbsp;， 产生的热量也随之增多 。其次，随着元器件体积变?。?电子会穿过元器件，发生量子隧穿效应，这导致了经典计算机的比特开始变得不稳定 。
量子计算机的出现，巧妙地解决了计算机发展的瓶颈问题 。丁洪说，从原理来看，量子计算机是可逆计算机，不会丢失信息 。经典计算机则是不可逆计算机 ， 不可逆计算过程中每个比特的操作都会有热损耗 。
拥有指数级计算能力
中国科学院郭光灿院士曾这样解释量子计算机的计算能力 。他说 ， 量子比特可以制备两个逻辑态0和1的相干叠加态 ， 换句话讲 ， 它可以同时存储0和1 。考虑一个N个物理比特的存储器 ， 若它是经典存储器 ， 则它只能存储2N个可能数据当中的某一个；若它是量子存储器，则它可同时存储2N个数据 。而且随着N的增加，其存储信息的能力将呈指数级上升 。
量子计算不仅可应用于人工智能领域，提升机器学习效率，还能应对复杂情况，如实现天气的精准预测 。生活中的诸多不便如交通拥堵，也能依靠其算法解决 。
“（量子计算）发展非常迅速 。”丁洪说，以前普遍认为量子计算机是三、五十年之后才能出现的 。按照现在的发展速度，可能三五年后就会出现 。</p><p>目前谷歌、微软、英特尔、IBM、阿里巴巴等国际巨头都积极参与到量子计算机的研究中 。2017年12月13日，IBM宣布将与三星、摩根大通和巴克莱银行等12家主要公司合作，共同开发商用量子计算 。
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