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量子计算机、肖尔算法与多重宇宙有关联性,能证明多重宇宙存在

发布者:在华韩国创新中心 发布时间:2019-09-12 13:51:32 点击量:
发布时间:2019-09-12 13:51:32

据早前媒体报道,在2018年12月6日,首款量子计算机控制系统OriginQ Quantum AIO在中国合肥诞生;2019年1月10日,IBM宣布推出世界上第一台商用的集成量子计算系统:IBM Q System One。可能大家对传统计算机都比较熟悉,但对量子计算机则不甚了了。我们知道,传统计算机的发明是20世纪最为重要的科学事件之一,那么,量子计算机的发明将是21世纪最为重要的科学事件,它的重要性并非仅仅体现在计算机本身,而且将可能颠覆我们传统的单一宇宙观——我们的可见宇宙并不是唯一的,多重宇宙确实存在。

 

可能很多人会认为这纯粹是扯淡,量子计算机和多重宇宙有什么关系?量子计算机的出现怎么会是多重宇宙存在的有力证据?别着急,我们先来看看量子计算机(quantum computer)概念和原理。量子计算机是一种全新的基于量子理论的计算机,它遵循量子力学的规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。量子计算机应用的是量子比特,可以同时处在多个不同的状态,而不像传统计算机那样只能处于0或1的二进制状态。

 

关于量子理论,普通人都会常识性地认为很“玄乎”,比如“不确定性原理”、“双缝实验”和“薛定谔的猫”等等,都与我们的常识相悖。但事实上,量子理论是当今最为成功的物理理论,它是当代物理学的支柱理论,如果没有量子理论,人类的科学技术不可能这么快发展到今天的地步。而正是量子理论中一系列有悖常理的“玄乎”,在科学界引发了关于多重宇宙是否真实存在的激烈争论,并进一步促进了对量子宇宙学的深入研究。在这一领域,多重宇宙的主要倡导者戴维·多伊奇可算是先锋人物。

多伊奇认为,基于量子理论中的不确定性原理,既然在原子层面上存在多个宇宙,那么在猫的层面上、在人的层面上则不可能只存在单一的宇宙。早在1977年,多伊奇本人对建造以量子原理为运转机制的计算机产生了浓厚的兴趣,并提出了建造量子计算机的构想,他认为这种运转原理能够揭示多重宇宙的本质。如果量子计算成为现实,就是多重宇宙存在的有力证据。多伊奇为何会这么认为呢?这就要从量子计算的一种重要算法——肖尔因子分解算法说起。

 

1995年,贝尔实验室的彼得·肖尔提出了量子计算的第一个具体解决问题的思路,即肖尔因子分解算法(因数分解,找出因子)。要想找到一个两位数的因子很容易,心算就可以,比如数字15,它的因子是3和5。如果是一个有十几位的大数,则需要传统的计算机,但是,假如对一个有25位或更多位数的大数进行因数分解,传统计算机可能需要几年、几十年时间才能完成。但肖尔算法则不同,它利用了量子计算的“并行性”,可以在很短的时间内获得因子。

从本质上来讲,肖尔算法是使用量子计算机同时在一系列平行空间中进行每一种可能的运算,最终在极短时间内得出答案。目前有记录的是,一台量子计算机成功分解了一个有250位的大数的因子,要知道,这一过程是通过10^500(1后面有500个0)种状态的叠加实现的。对此,多伊奇提出了一个发人深省的问题:当计算机利用肖尔算法因数分解一个如此大的数字时,这些计算到底是在何处进行的?

多伊奇认为,成功分解一个250位的大数,需要的计算资源是10^500,而整个可见宇宙中只有大约10^80个原子,与10^500相比,可见宇宙中的原子数量是微不足道的。因此,如果我们的可见宇宙就是物理现实的范围,那么物理现实甚至还远远不能囊括因数分解如此大的数字所需的资源。可是,这次对250位大数的因数分解是由谁完成的呢?又是在哪里进行的呢?答案只有一个:在不同的多重宇宙中同时进行的。