量子計算器怎麼存儲數據

① 量子計算機的運算速度是多少

根據理論預計，求解一個億億億變數的線性方程組，利用GHz時鍾頻率的量子計算機將只需要10秒鍾的計算時間。擁有100個光子的量子計算設備每秒鍾的運算能力可高達1萬億次。

量子計算機是通過量子分裂式、量子修補式來進行一系列的大規模高精確度的運算的。其浮點運算性能是普通家用電腦的CPU所無法比擬的。

量子計算機大規模運算的方式其實就類似於普通電腦的批處理程序，其運算方式簡單來說就是通過大量的量子分裂，再進行高速的量子修補，但是其精確度和速度也是普通電腦望塵莫及的，因此造價相當驚人。

(1)量子計算器怎麼存儲數據擴展閱讀：

量子計算機優點：

1、量子計算機擁有強大的量子信息處理能力，對於目前多變的信息，能夠從中提取有效的信息進行加工處理使之成為新的有用的信息。

運用這種方式能准確預測天氣狀況，目前計算機預測的天氣狀況的准確率達75%，但是運用量子計算機進行預測，准確率能進一步上升，更加方便人們的出行。

2、量子計算機由於具有不可克隆的量子原理這些問題不會存在，在用戶使用量子計算機時能夠放心地上網，不用害怕個人信息泄露。

3、量子計算機擁有強大的計算能力，能夠同時分析大量不同的數據，所以在金融方面能夠准確分析金融走勢，在避免金融危機方面起到很大的作用。

② 量子計算與量子計算機進展隨議

我第一次對量子計算產生印象是在1995年，雖然之前知道量子計算和量子計算機的概念，但都不如那次印象深刻。那個時候我在中科院計算所CAD開放實驗室擔任副主任。在接待中科院一位領導的過程中，他在觀看了我們的科研成果後說道，你們如果能夠將精力投入到量子計算領域就好了，這個領域目前看很艱難，但從國家角度看急需開展研究。時至今日，我除了對這件事印象深刻之外，還對這位領導的眼光、視野深感佩服。

由於我從事的是CAD、圖形學、可視化方面的研發工作，偏軟體、偏應用，和量子計算差異很大，個人和實驗室在量子計算方面也缺乏基礎，再加上後來把主要精力投入到了流程工業軟體上，此事當時也只能作罷。

時隔數年，再次關注量子計算，一是因為國內在量子計算、量子計算機和量子通信等方面取得了進展；另一個原因是2017年到美國時，發現參加圖靈獎頒獎典禮的很多科學家都在做量子計算。另外有一次在過美國海關時，被海關人員問到了量子計算的一些事情，這個經歷令我印象深刻。在此之後，作為計算領域的專業人士，我對量子計算就無法再持忽視態度了。

由於我對量子計算、量子計算機、量子通信尚屬外行，為了理解這些概念，我主動查閱了一些文獻資料，對於量子、量子計算、量子計算機、量子通信等概念和原理做了了解，這樣相對於對量子計算感興趣的非專業人士來講，我比他們確實更了解一些，但在該領域的專業從業人士看來，我依然是一個外行。以我這個狀態，今天也是「斗膽」就量子計算進展做一些議論，其目的是為了引起 社會 思考，有助於量子計算等 科技 的發展，同時也是為了讓讀者了解CCF的CNCC上即將舉辦的「後量子霸權階段的量子計算」技術論壇。由於我相對外行，肯定有很多描述不當之處，還請讀者批評指正，如果要聽真正的專家講解，還是可以到CNCC去聽講、提問或參與討論，該技術論壇的相關信息請訪問CNCC網站（cncc.ccf.org.cn）。

為了了解後面的內容，首先要弄清楚什麼是量子。量子（quantum）是現代物理的重要概念，即一個物理量如果存在最小的不可分割的基本單位，則這個物理量是量子化的，該最小基本單位被稱為量子。量子一詞最早是由德國物理學家M·普朗克在1900年提出，經愛因斯坦、玻爾、德布羅意、海森伯、薛定諤、狄拉克、玻恩等人不斷完善，在20世紀的上半葉，建立了完整的量子力學理論體系。量子力學原理存在很多和經典物理原理不同的地方，如能量不連續、波粒二象性、不可測（薛定諤貓原理）、量子糾纏等，因篇幅所限，這些概念不在本文中敘述，讀者可以通過查閱文獻來了解。

要注意的是，量子體系有很多種，目前領域內普遍關注的量子計算實現方式有超冷原子、離子阱、光子、超導量子比特、半導體量子點、拓撲量子計算、N-V色心等，讀者有時間也可以自行了解其具體含義。

量子通信利用了量子的基本特性（主要是量子糾纏）進行安全通信，主要分為量子密鑰分發和量子態隱形傳輸兩種方式。量子密鑰分發可以建立安全的通信密碼，實現一次一密的加密傳輸，有極高的安全性。量子密鑰分發技術再輔以光開關等技術，還可以實現量子密鑰分發網路，實現大規模應用。量子態隱形傳輸是基於量子糾纏態的分發與量子聯合測量，實現信息傳輸，可以實現任意遠距離的量子密鑰分發。目前從報道看，中國的量子通信技術有很大進展，但由於很難看到具體的技術資料，源於報道只言片語的相關信息，很難推斷出大眾關心的產業化應用時間表。

量子計算范圍比較廣，泛指使用量子力學原理進行計算的所有技術，其中除了量子計算機之外，還有在傳統計算機上的模擬量子計算，以及量子計算模擬晶元等。目前量子計算研究進展很快，但量子計算的真正突破取決於真正的量子計算機的進展，尤其是量子存儲和計算器件（注意，這里沒有使用晶元，因為量子器件和傳統的晶元是完全不同的概念）。因為量子計算機可以實現存儲容量的指數級增長，同時具有天然的並行計算能力，它可以極大提升存儲能力和計算能力。

為了弄清楚量子計算、量子計算機的進展， 2020年3月，CCF YOCSEF舉辦了一個思辨式的技術論壇，論壇題目是「 量子計算機離我們還有多遠？」。這場論壇吸引了2000多名觀眾在線參與，是一次不錯的科學普及和對量子計算機發展的思辨活動。在這個技術論壇上，我了解到，量子計算一 直受到各國政府、大型企業及科學家的重視，政府和大型企業已經投入了大量資金。且有報道稱，預計未來5年量子計算機的性能每年都將提高10倍，這意味著到2025年量子計算機的速度將比現在提高10萬倍。但同時對量子計算機的進展，業界也存在不同的聲音，如2019年法國蒙彼利埃學院理論物理學家Michel Dyakonov就在IEEE Spectrum發表文章，認為在可預見的將來看不到有用的量子計算機；美國俄克拉荷馬州立大學的知名教授Subhash Kak也持類似觀點。該論壇的組織者梳理了國內外量子計算方面的研究，將研究內容分為三個類別進行分析：量子計算機、模擬量子計算機、傳統計算機上實現的量子演算法或量子軟體，發現學界爭議的核心點是在量子計算機方面，而對於後兩個類別的研究內容，學者之間幾乎沒有爭議。為此將該論壇焦點定位在「量子計算機」領域，希望能夠撥開籠罩在量子計算機上的迷霧。論壇覆蓋基本原理、基本進展、工程化、產業化等方面內容，形成的共識是廣泛商用的通用量子計算機還需要等待10年以上，甚至可能要等30年。從後來的報道看，該論壇確實讓參會者了解了量子計算機的相關概念和原理，並對量子計算機的研究進展有了一定的認知，我遇到的參會者也基本上都表示很有收獲。

一次論壇不能讓人了解全部，也無法解決所有問題，CCF之前已經安排了很多量子計算的研討、思辨活動，後續還將安排不同深度、不同廣度的活動。本文要推薦的是即將在CNCC2020上舉辦的一個技術論壇「後量子霸權階段的量子計算」。本次論壇由中科院計算所孫曉明和張家琳副研究員主導策劃，邀請了 范桁（ 中科院物理所研究員，固態量子信息與計算實驗室主任，報告題目為超導量子計算與量子模擬）、 孫麓岩（ 清華大學交叉信息研究院，報告題目為量子糾錯）、 尹璋琦（ 北京理工大學物理學院量子技術研究中心教授，報告題目為雲端量子計算）、 張家琳（ 中科院計算所副研究員，報告題目為量子電路深度優化）等，內容很具體，適合計算領域專業人士參與。這些專家在量子計算領域比我專業得多，如果能和他們當面交流，相信會有更大收獲。論壇具體安排在10月24日下午13:30~15:30，如果有興趣觀看他們的報告，並和這些專家交流，可通過CNCC網站(cncc.ccf.org.cn)報名參與。

③ 計算機為什麼要存儲數據。

由於調查、編碼和錄入誤差，數據中可能存在一些無效值和缺失值，需要給予適當的處理。常用的處理方法有：估算，整例刪除，變數刪除和成對刪除。

計算機俗稱電腦，是一種用於高速計算的電子計算機器，可以進行數值計算，又可以進行邏輯計算，還具有存儲記憶功能。是能夠按照程序運行，自動、高速處理海量數據的現代化智能電子設備。由硬體系統和軟體系統所組成，沒有安裝任何軟體的計算機稱為裸機。

可分為超級計算機、工業控制計算機、網路計算機、個人計算機、嵌入式計算機五類，較先進的計算機有生物計算機、光子計算機、量子計算機、神經網路計算機。蛋白質計算機等。

當今計算機系統的運算速度已達到每秒萬億次，微機也可達每秒幾億次以上，使大量復雜的科學計算問題得以解決。例如：衛星軌道的計算、大型水壩的計算、24小時天氣預報的計算等，過去人工計算需要幾年、幾十年，而現在用計算機只需幾天甚至幾分鍾就可完成。

科學技術的發展特別是尖端科學技術的發展，需要高度精確的計算。計算機控制的導彈之所以能准確地擊中預定的目標，是與計算機的精確計算分不開的。一般計算機可以有十幾位甚至幾十位（二進制）有效數字，計算精度可由千分之幾到百萬分之幾，是任何計算工具所望塵莫及的。

隨著計算機存儲容量的不斷增大，可存儲記憶的信息越來越多。計算機不僅能進行計算，而且能把參加運算的數據、程序以及中間結果和最後結果保存起來，以供用戶隨時調用；還可以對各種信息（如視頻、語言、文字、圖形、圖像、音樂等）通過編碼技術進行算術運算和邏輯運算，甚至進行推理和證明。

計算機內部操作是根據人們事先編好的程序自動控制進行的。用戶根據解題需要，事先設計好運行步驟與程序，計算機十分嚴格地按程序規定的步驟操作，整個過程不需人工干預，自動執行，已達到用戶的預期結果。

超級計算機（supercomputers）通常是指由數百數千甚至更多的處理器（機）組成的、能計算普通PC機和伺服器不能完成的大型復雜課題的計算機。超級計算機是計算機中功能最強、運算速度最快、存儲容量最大的一類計算機，是國家科技發展水平和綜合國力的重要標志。

超級計算機擁有最強的並行計算能力，主要用於科學計算。在氣象、軍事、能源、航天、探礦等領域承擔大規模、高速度的計算任務。

在結構上，雖然超級計算機和伺服器都可能是多處理器系統，二者並無實質區別，但是現代超級計算機較多採用集群系統，更注重浮點運算的性能，可看著是一種專注於科學計算的高性能伺服器，而且價格非常昂貴。

一般的超級計算器耗電量相當大，一秒鍾電費就要上千，超級計算器的CPU至少50核也就是說是家用電腦的10倍左右，處理速度也是相當的快，但是這種CPU是無法購買的，而且價格要上千萬。

④ 什麼叫做量子計算器

量子計算機技術涉及利用量子粒子作為一個替代位今天的電腦。 該理論的量子計算機始於20年前與保羅貝尼奧夫，物理學家在阿貢國家實驗室，誰使用的概念圖靈機作為一種模式的量子計算機。 一個圖靈機組成的一盤磁帶無限期長度可分為大小均勻廣場。 裝置能閱讀的空白和符號，在磁帶是用來指示一台機器，使某一特定程序可以完成。

基本理論量子計算機
量子計算機利用量子粒子的「磁帶」的圖靈實驗。 由於存在一個符號或一個空白的圖靈機的磁帶，象徵二進制數字，所以可以狀況的量子粒子被用來舉行這些價值觀。 使用多量子粒子也意味著，量子計算機將大大快於圖靈機，因為它可以執行數計算同時進行。

此外，與今天的電腦使用的基本位其中只有兩個國家（ 1或0 ） ，量子計算機存儲信息的量子位能容納兩個以上的價值。 這種能力的量子位存在於兩個以上國家意味著量子計算機有能力的表演超過了100萬計算同時在同一時間和潛力，有很多更快和功能更強大很多比今天的超級計算機。

量子計算機還可以利用另外一個重要特點量子粒子被稱為糾纏。 財產的糾纏可以轉讓，並確定價值或自旋的量子粒子通過引入外部力量。

發展量子計算機
雖然量子粒子可用於製造計算機，量子計算機仍然遠遠沒有成為現實，大部分的研究是理論。 迄今為止，科學家一直無法操縱超過7量子位在解決數學公式。 有這方面的事態發展，然而，最引人注目的有：

試驗於2000年8月的研究人員在IBM
阿爾馬登研究中心能夠使細胞核的五個氟原子相互作用的量子位利用磁共振成像和無線電頻率脈沖。 這個實驗證明是成功的解決了復雜的數學問題，以便找到所謂（確定時期的一個函數）的一個步驟。 今天的計算機能夠解決同樣的問題只有通過反復循環。

同一年試驗，洛斯阿拉莫斯國家實驗室
研究人員已經能夠建立一個7量子位量子計算機，採用核磁共振影響粒子在原子核中的分子跨巴豆流體（液體由四個碳原子和6個氫原子） 。 核磁共振用線的粒子雖然應用電磁脈沖模仿位信息編碼過程的數字化電腦。