“九章 ”量子 计算机 为啥 快 ？玻色 采样 是 什么 ？量子 霸权 时代 来 了 吗？ (3) Why is the "Nine Chapters" quantum computer fast? What is Bose sampling? Has the era of quantum supremacy arrived? (3)

請問 它 從 某 幾個 口 輸出 的 概率 有 多 大 ||||several|||||||

我 再說 壹遍 ||one time

就是 我給 妳 壹些 光子 從 某些 口 輸入

然後 經過 這 麽 壹套 系統 再 出來

我問 妳 妳 從 每壹個 口 出來 的 概率 有 多 大

這就 好像 是 我 把 壹 大堆 的 球

從 高爾頓 釘板 的 上面 扔 進去

然後 我問 妳 出來 的 時候

在 各個 不同 口 出來 的 概率 有 多 大

所 不同 的 是 這個 球掉 到 每壹個 槽 中

它 只有 壹個 確定 的 概率

而 這些 個 光子 它 有 很 多個 同時 輸入

同時 也 有 很 多個 同時 輸出

所以 它 的 問題 比剛 才 那個 問題 要 復 雜壹些

最終 的 結論 是 什 麽 呢

就是 壹個 概率 P(S)

就是說 妳有 壹個 出來 的 時候 的 壹個 排布

那 麽 這個 有壹個 排布 的 概率

比如說 第壹個 口壹個 第二個 口 兩個 之類 的

這種 排布 的 概率

這 概率 等於 什 麽 呢

它 等於 perm(A)

把 這個 矩陣 取積 和 式

然後 把 積和式 取個 絕對值

因為 這個 積和式 它 是 壹個 負數

最後 算 出來 是 負數

取 絕對值 叫 取模

再 把 它 模給 平方 了

然後 底下 還得 除 壹些 系數

叫 S₁! S₂! 階乘 是 吧

Sₙ! 什 麽 之類 的

反正 總而言之 我們 會 得出 這樣 壹個 結論

就是說 光子 出來 了 之後

它 有 壹個 概率 的 分布

這個 概率 的 分布 是 吧

這個 概率 的 情況 它 是 正比 於 上面 這個 玩意 的

上面 這個 玩意 是 什 麽

是 積和式 的 模方

所以 如果 我們 要 用 經典 計算機 去 計算

某壹種 概率 的 情況

我們 怎 麽 算

我們 得 先算積 和 式

壹算積 和 式 就算 出 這 麽 情況 來

算好 幾千萬年 對 吧

就 算不了

然後 妳 想 反過來說 推出 概率 這個 很 困難

但是 反過來說

我們 如果 要是 用量 子系統 直接 去 模擬 它 是 吧

我 直接 把 這個 光子 放進去

然後 看壹 看 出來 的 情況

我 模擬 它 5000 次 10000 次

我 不 就 直接 把 這 概率 得到 了 嗎

我 直接 把 概率 得到 了 之後

我們 可以 反過來 再 去 算積 和 式

這不 就 容易 的 多 了 嗎

這個 其實 就是 潘建偉 團隊 所 做 的 壹件 事 是 吧

他們 造了 壹個 更好 的 裝置 |built||||

他們 有 更好 的 光源

有 更好 的 這種 幹涉 的 裝置

還有 更好 的 這個 光子 探測器

所以 他們 就 模擬 了 幾十個 光子 的 這種 情況

而且 速度 非常 快 是 吧

花 了 大概 有 幾百 秒 的 時間

就 做 了 好幾千 次 的 實驗 是 吧

這個 好幾千 次 的 實驗

如果 我們 反過來說 用 經典 計算機 去 算

妳 可能 需要 算 幾十億年 是不是

就 這 麽 壹個 意思

但是 盡管 如此 它 還是 壹個 原型機

而 不是 壹個 量子 計算機

為什 麽 這 麽 說 呢

因為 首先 來講 它 實際上 就是 用 量子 的 方法

去 模擬 的 壹個 量子 的 問題

那 當然 比 經典 計算機 要 快 了

就 好像 我們 點壹個 爆竹 壹 秒鐘 這 爆竹 就 炸 了

但是 我們 用 計算機 去 算

妳 可能 要算 半天

那裏 邊每 壹個 原子 每壹個 分子 都 什 麽 狀態

妳 就要 去 算 半天

所以 在 特定 的 問題 下 的確 這種 方法 是 快 的

而且 反過來說 這種 問題

它 實際上 現在 還是 專用機 的 專用機

意思 是 什 麽 呢

就是 我們 現在 只能 算 特定 的 問題

比如說 我們 算積 和 式

但是 是不是 說 任何 壹個 積和式

妳 都 能 轉化成 壹個 光路

然後 通過 這種 方法 算 出來

這個 還 不壹 定

所以 叫 專用機 的 專用機

它還 沒有 達到 真正 能夠 解決 積和式 的 這個 問題

這是 我 個人 的 壹個 理解 是 吧

那 麽 就算 是 它 能夠 解決 積和式 的 問題 了

那 麽 對於 很多很多 其他 的 問題

它 可能 也 解決不了

比如 最 基本 的 壹個 問題

就是 如何 破解 大數 的 質 因數分解

因為 如果 妳 能夠 解決 大數 的 質 因數分解 的 問題

那 麽 妳 就 可以 破解

世界 上 絕大多數 銀行 的 密碼 了 對 不 對

那 就 所謂 的 量子 算法 Shor 算法

妳 用 Shor 算法 就 可以 破解 這個

現在 所謂 的 RSA 加密 是 吧

妳 破解 了 RSA 加密

妳 就 可以 解開 銀行 密碼

但 問題 是 這個 現在 的 這 壹套 玻色 取樣 的 裝置

它 不是 用來 算 那個 東西 的 是 吧

完全 不壹 樣

因此 我們 的 銀行 密碼 還是 安全 的

不用 太 擔心

即便 有壹天 我們 造出 了 量子 通用機

它 也 可能 只能 在 某個 方面 超越 經典 計算機

比如說 妳 要 算 天氣

也許 它 能夠 超越 經典 計算機

但是 我們 如果 要是 想 打個 遊戲

或者 我們 想 打個 電話 發個 信息

可能 還是 經典 計算機 更 合適 壹些

所以 說 量子 霸權 時代 還 遠遠 沒有 到來

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