多年来,科技界一直在拼命等待量子计算。事实上,就理论而言,量子计算机听起来很棒。但是制造实用的机器需要克服大量的障碍和挑战。更光明的一面是,如果工程师们能够成功地踏入实用量子计算机的世界,所进行的计算将完全提升到一个不同的水平。考虑到这些挑战,我们在这里可以采用的最显著的方法之一是概率计算。它是处理数据中不确定性的一种很好的方法。
专家们认为,量子计算机面临的技术挑战是如此巨大,以至于未来任何时候都不太可能出现通用量子计算机。此外,要使第一台实用的通用量子计算机上线,可能需要5到10年的时间,甚至更长的时间。显然,这是一项巨大的时间投资。
正是由于所有的复杂性和挑战,人们被启发去深入了解概率在计算系统中的重要性和作用。已故物理学家Richard Feynman)对人们接受这一点充满信心,并在大约30年前继续这样做。他认为概率计算机有可能成为量子计算机的竞争对手。
如何建立一个概率计算机?
不用说,这个基础是有点概率的。很久以前,计算机使用一个具有两个可能磁化方向的磁铁来存储一个位。这些磁铁可以用来实现p位。一个团队曾在2019年使用类似的技术构建了一台具有8个p位的概率计算机。
使用不稳定磁铁作为基本构建块的最佳部分是,p位可以使用几个晶体管而不是数千个晶体管来实现。这一特性使建造更大的概率计算机成为可能。
在讨论概率计算机的工作原理时,p位系统从初始状态演化到最终状态。显然,中间态的数目可能相当多。每条路径都有不同的概率。令人惊讶的是,计算机走哪条路完全取决于机会。要获得总体概率,需要将所有可能路径的所有概率相加。以量子计算机为例,它使用量子位而不是p位。这里,通过将初始状态和最终状态之间的所有可能路径的复振幅相加来确定概率。
简单地说,概率计算机和量子计算机的区别在于前者加上概率,而后者加上复概率振幅。还有一点需要注意,概率是小于1的正数,而概率幅度是复数。因此,在量子计算的情况下,当您添加一个额外的路径时,它可以取消现有的路径。另一方面,在概率计算机中增加一条额外的路径只能增加最终的概率。
另一点值得注意的是,量子比特携带复杂的振幅。必须小心保护它们不受环境影响。要注意保持的温度。在概率计算机的情况下,所有这些麻烦都被消除了,因为它可以用更简单的技术在室温下运行。
在不利的方面,你不能在这里处理负概率。这进一步使得它只适用于那些不需要路径取消的算法。
简而言之,概率计算是取代量子计算最有效的方法之一。