《文茜的世界周報》
美中貿易戰如火如荼開打,但真正關鍵的是,美中兩國競相投入未來科技競賽,為的是爭取全球量子電腦制霸地位。英國經濟學人雜誌說,量子電腦運算威力強大,能夠協助人類解決許多棘手的問題,但能夠應用在何種領域,如何應用,都是科學家仍在摸索的問題。量子電腦為人類社會勾勒出美好的願景,但基於仍在萌芽階段,仍毋須投入過多想像。
{內文}
(Mike Mayberry\Intel技術長 v.s 記者)
麻煩戴上手套和護目鏡。(謝謝。)我們在這裡所做的,就是嘗試想像未來的樣子,我們的目標是挑戰極限,走在技術趨勢的前沿,這樣我們就可以為未來做好準備。
這裡是美國奧勒岡州Hillsboro市Intel園區。工程師口中的未來科技,指的就是量子電腦。在他們眼裡,量子電腦不只是更好、更快的計算機而已。嚴格來說,這其實是種截然不同的東西,可協助解決當今世界上最棘手的難題,例如開發新藥、合成新物質、創造更精確的氣候預測模型、加速太空旅行、甚至進一步了解人類腦部意識的運作。一般超級電腦要花上千年運算的程式,透過量子電腦,只需幾秒鐘就可搞定。這項科技目前只能算是初步萌芽階段,但競爭已經漸趨白熱化。
(Jason Palmer\經濟學人雜誌主編)
一台標準電腦可能含有數十億個位元,每個位元可以是1或0,彼此之間是完全獨立的。 「量子位元(Qubit)」的運作原理則不同,主要來自於量子力學的特性。
什麼是量子(Quantum)?這是自然界裡質量和能量等各種物理量中的最小單元,以某種粒子的狀態存在,具有概率、不確定、不可分割和不可克隆(no cloning)等性質。至於量子電腦(Quantum Computer)指的就是利用量子之間彼此糾結(entanglement)和疊加(superposition)等獨特物理現象從事並行運算,創造出超乎想像的龐大運算威力。量子電腦的出現,被認為帶動了量子力學二次革命,是近年來物理界最夯話題之一,也是全球科技領域最熱門的關鍵字,包括Amazon、Google、IBM、Microsoft、Intel等重量級科技公司,加上許多小型新創企業,都在探索量子電腦的各種可能性和延展性,都在研發和商業應用上,投入前所未有的龐大資源。
(Jason Palmer\經濟學人雜誌主編)
理論告訴我們,有了量子電腦,雖然不是全部,但某些問題,特別是一些棘手的問題,會變得更加容易解決。其中之一就是加密功能。例如線上保護個人信用卡詳細資訊的代碼加密,或者像Whatsapp或Signal等社交軟體中訊息的加密。人們對量子電腦真正開始感興趣,並著手製造量子電腦的原因,是他們意識到,也許可以用來破解原本很難被破解的加密技術,因為普通電腦無法做到。這種能夠破解其他國家加密網路的能力,引起了各國政府注意。如同人工智慧領域,中國表示有意在量子科學領域占得世界領先地位,並宣布計劃將在2020年啟動國家實驗室。美國也很積極,打算創建一個國家量子計劃。量子電腦提供的獎勵,亦即潛在的戰略或商業優勢是巨大的。想像一下,如果我們能夠根據每筆交易的數據,做到分分秒秒進行實時股價預測,或者可以簡單地計算出一種新型燃料,或者開發出一種能戰勝可怕疾病的藥物的公式,這些都是量子電腦可以提供的承諾。世界上目前已有量子電腦存在,但還很像1950年代的陽春電腦階段,體積龐大,要靠一堆博士來操作,而且功能很弱。
像打字機一樣的鍵盤是主控工具,透過敲打鍵盤輸出訊息和指令,為電腦提供數據。
全球科學界充分認知到量子電腦的重要性,對於量子電腦如何被妥善應用而非誤用,也顯得小心翼翼。量子電腦潛力無窮、商機無限,目前各國政府無不致力尋求爭取量子電腦制霸地位。在美中貿易戰如火如荼開打之際,彭博新聞就點出中國政府真正的興趣不在貿易戰,而是要在量子電腦的終極競賽中占得先機。兩國緊密較量。在美國,除了來自高科技公司充沛的動能,國防工業同樣在量子電腦上挹注天價資源,最積極的當屬全球最大武器製造商洛克希德馬丁公司(Lockheed Martin Co.)。
(Kristen Pudenz\洛克希德馬丁公司資深量子應用工程師 v.s 記者)
我們正在研究最棘手的問題,這是傳統電腦難以解決的問題,意味著我們無法用現有的時間和資源來處理這些問題。(就是那些要花上好幾輩子來解決的問題。)沒錯。
洛克希德馬丁公司使用由加拿大D-Wave公司所開發的量子電腦,確保該公司生產的武器系統呈現零錯誤的完美狀態。愈先進的武器所需的軟體就愈複雜,例如台灣一直很想採購的F-35隱形戰機,整個內部系統得靠超過八百萬條線路碼來維持運作。
(Kristen Pudenz\洛克希德馬丁公司資深量子應用工程師)
軟體驗證是其中最困難的部分,因為這會消耗非常巨大的資源。對於所有實際在開發武器內建電腦系統的公司,不論是洛克希德馬丁公司或其他廠商,都很困難。(因為花費金額太高了。)花費難以計量。如果我們能將運算速度提高,那怕只是百分之一,這筆開銷都幾乎足以讓我們負擔整套量子電腦運算程式了。
另一方面,在中國,政府傾全力推進量子電腦的進程,絲毫不鬆懈。
(潘建偉\中國量子衛星計畫首席工程師)
在第一次科技革命浪潮中,中國只是追隨者。如今中國開始思考創建新領域,在未來科技中擔任領先者。這是整個中國發展量子科技的背景。
潘建偉,中國科技大學副校長,被稱為中國量子之父。他的團隊在安徽合肥市創建了世界上第一個規模化(四十六個節點)的安全量子通訊網路,為反制量子電腦駭入技術豎立了第一個里程碑。中國的企圖心還不只這樣。政府計畫在未來三年內投入一百億美元,用作量子電腦方方面面的應用開發。這個預算規模,是美國政府投入量子電腦研發的十三倍。量子電腦似乎為未來世界勾勒了一個美好的願景。然而英國經濟學人雜誌也提醒,距離量子電腦真正應用在日常生活的階段,目前看來還非常遙遠,對於量子電腦的全知全能,也許毋須過度想像。
(Jason Palmer\經濟學人雜誌主編)
當我們談論量子電腦時,人們傾向於想到一個可以執行任何程式、全知全能的機器,這就是所謂的普世通用的電腦。然而那仍然是遙不可及的前景。與此同時,會有更小的機器出現,具備著更特定的用途。量子電腦很難維護,必須在嚴格控制的低溫實驗室環境中操作,並非隨手可得。儘管量子電腦在解決某些問題上具有強大的功能,但一時半載不會取代現有的桌上型電腦或智慧型手機,因為我們不需要用量子電腦來編輯照片或發送電子郵件。實際上,可能會發生的情況是,有幾家公司擁有最好的電腦,讓我們在雲端中以某種分時方式使用它們,也可以發送出棘手的量子問題並得到答案。但是,我們現在能夠提出的問題種類,我們能夠得到的答案種類,都是無法想像的。這是為什麼政府、科技巨擘和一些活躍的新創公司會競相投入的原因。
含主持人陳文茜解說,請點閱【完整版】2020.10.03《文茜世界周報-亞洲版》
https://www.youtube.com/watch?v=7OXUX-4ROiE
同時也有1部Youtube影片,追蹤數超過14萬的網紅賢賢的奇異世界,也在其Youtube影片中提到,#時間 #黑洞 #平行世界 各位大家好,歡迎來到HenHenTV的奇異世界,我是Tommy。 最近重看了一次星際穿越Interstellar,以前看的時候真的很不明白,但是這次再看回就比較明白一些,開始對於裡面的理論感到好奇,究竟他們是以什麼理論來拍攝這個電影呢? 這個電影裡面講到的有幾個我們都好奇...
量子疊加原理 在 蘇巧慧 Facebook 八卦
你知道,有一種電腦可以破解所有的密碼嗎?而且竟然就隱藏在我們的中研院!
這一集的巧慧vlog,要帶大家開箱最神秘,但也對台灣的科技發展有關鍵性影響的量子實驗室!想知道量子電腦運作的原理?實驗室裡頭又是長什麼樣子呢?這次巧慧不藏私,邀請到最專業的物理所研究員陳啟東老師,和我們一起開箱國家基地,大家不用穿上無塵衣,也可以解開量子電腦的神秘面紗哦哦!
#疊加態我也是略懂略懂
量子疊加原理 在 CCTV 中文 Facebook 八卦
中國量子計算機研究取得重大突破 量子計算機首次超越早期經典計算機
近日,中國科技大學的潘建偉、陸朝陽等科學家成功構建出世界上第一台計算速度超越早期經典計算機的光量子計算機,而且在全球首次實現了10個超導量子比特的高精度操縱,為邁入量子計算時代奠定了堅實的技術基礎。
量子計算機是指利用量子相干疊加原理,理論上具有超快的平行計算和類比能力的計算機,其中,多粒子糾纏的操縱是量子計算機研發中最關鍵的技術制高點。目前,潘建偉研究團隊已經實現了對10個超導量子比特的糾纏和測量,打破了此前美國實現的9個超導量子比特的操縱紀錄。#了不起的中國
量子疊加原理 在 賢賢的奇異世界 Youtube 的評價
#時間 #黑洞 #平行世界
各位大家好,歡迎來到HenHenTV的奇異世界,我是Tommy。
最近重看了一次星際穿越Interstellar,以前看的時候真的很不明白,但是這次再看回就比較明白一些,開始對於裡面的理論感到好奇,究竟他們是以什麼理論來拍攝這個電影呢?
這個電影裡面講到的有幾個我們都好奇的東西,時間,引力,平行世界還有黑洞,而這些理論很巧妙的把它們聯繫在一起,我們今天就來說這幾個東西吧!
先說時間,我們好像明白時間但卻又好像從來沒有認識過什麼是時間,我們在有文明以前就以太陽出現的時間為一個標準,或是以星星月亮等等的運行為一個計算單位。其實時間最主要就是三個因素,過去,現在還有未來,而且從來沒有人可以證明時間是在‘流動’的,那在物理裡面,他們對於時間的觀點是怎樣的呢?
如果是這樣,那麼我們就要在愛因斯坦的狹義相對論開始說起,狹義相對論裡面和牛頓力學不同,他加多一個維度,就是時間軸,裡面只有兩個基本的原理
光速是恆定的
大家知道光速是C=30 x 108 m/s,這個原理就是,無論是這樣的情況之下(除了引力之外,我們會在下個理論講到)真空或是經過空氣之中,光速都是恆定的,都是一秒30萬公里。
狹義相對論
這裡的另外一個原理就是移動的物體,和靜止的物體,它們相對的時間會不一樣,打個比方,如果以光速的來回為計算方式,那麼彈回來原點就是一個時間單位,但是移動的東西所彈回來的時間會稍微長了一點,所以這裡就是產生另一個情況,就是時間膨脹。
如果用一個靜態的人的時鐘去測量一個低於光速移動的人,如果這個移動的人也有帶著時鐘,那麼他的時鐘一定會比靜止的人慢,但是對於他來說,在他的移動空間裡面還是一樣的,物理上沒有任何改變。
我來舉一個簡單的例子:
如果我在地球上拿着同一款非常精準的原子鐘,而我朋友則是搭上太空船遠離地球,他在太空船空間裡面的時間是兩年,裡面的食物還是兩年,人也只是老了兩歲。
但是在地球上的我,卻是過來四年,那麼當他回來後,是否是好像穿越了兩年後的未來呢?
那如果我也是像我朋友一樣,搭上太空船與他相反的方向離開地球,我們的時間過得會一樣快。
那麼有人就有提出一個叫雙胞胎悖論,如果一對雙胞胎,弟弟留在地上,哥哥做太空船低於光速離開地球後再回到地球上,那麼哥哥可能就是比弟弟年輕了,是這樣的嗎?
但是事實上狹義相對論只適合用於直線均衡速度的運動,因為哥哥的太空船中途加速,U-turn或減速然後回到地球上,所以並不是適合用這個理論來解釋,
所以就要和另外一個理論來解釋會比較完善,那就是廣義相對論,
廣義相對論裡面講的也是兩個非常簡單的理論。
引力是和加速值是同等的。
打個比方,如果我們坐進電梯裡面,如果電梯上靜止不動,地球的引力會落在我們身上,那麼我們會靜止不動,是因為在我們身上會有向上的支持力,所以我們才會在原地不動(牛頓引力)
當電梯上以N的速度往上升時,那麼加速上升會造成支持力變大,但是其實你是分不清究竟是引力變大還是因為加速上升造成支持力變大,愛因斯坦就把這兩者歸為等效。
這就是等效原理。
到這裡大家明白我講什麼嗎?
光線彎曲
就好像我們之前所講的狹義相對論裡面講的,如果是移動的太空船,對於靜止的人,他的光束落在的地方不同,這裡在廣義相對論裡面加進了引力,好像剛才的理論所說的,如果加速值和引力是等效的,那麼意思是如果在引力非常大的地方,它的時間會比普通引力的地方會過得非常的慢。
我們來看廣義相對論的方程式如何解釋引力導致時間變慢的理論,打個比方,M = 質量無限大的物體, 如果有兩顆不同的星球在離這個無限大質量的物體不同的距離,T1是遠一點的星球上的時間,而T2則是進一點的星球。
GM就是代表這個質量無限大物體的引力數值,而R就是離比較靠近星球的距離,C =光速。
它的方程式如下:
T2 = T1 √(1-2GM/c²r)
大家先不要覺得燒腦,你只需要以最簡單的數學來想這件事情就可以了。
2GM/C²r 必須大於一,如果√ 下面是負數,那麼是除不到的。
如果r需要大於1,那麼r就是距離必須要大過光速除於2GM(就是M的引力數值),那麼得出來的結果就是T2是小於T1,那麼意思是什麼呢?如果距離約靠近M,那麼它的時間就會相對的變慢。
如果剛好R = 2GM/C²r,那麼就是說結果會是√0,也就是T2 =0,那麼就是說在這個距離,對於其他人來說,這個星球上的人的時間是靜止的。
很神奇吧!
這裡就可以解釋道在星際效應裡面,為什麼他們去到接近黑洞的星球,回到太空船上面已經過了35年,以這個理論來說,如果人類接近在黑洞的引力邊緣,也就是再前一些就會掉進黑洞裡面永遠出不來了,對於其他人來說,你的時間是靜止的。那麼是否你在那裡就不會衰老了嗎?
以廣義相對論的方程式還有一個未解之謎,那就是如果在超過了黑洞的引力邊緣,那麼時間就會變成虛數,如果時間是虛數的話,那麼究竟在裡面會發生什麼事情呢?這個在電影裡面有假設,他掉進一個好像平行世界的空間裡面,而這個平行空間可以穿越過去和過去的自己對話。
回來我們說的時間,我們是以人類衰老的速度來衡量時間,還是我們的細胞對於引力的轉變變成停止衰老呢?還是引力加快了我們身體的新陳代謝?而減慢了我們衰老的速度?
我在上兩個平行世界的影片也有講過,現在我把三個影片關聯在一起,平行世界裡面可能會有另外一個我,如果量子可以同時存在在不同的時空裡,那量子時空的就有可能把兩個世界暫時連接在一起。像我之前在平行世界的影片裡面有假設:如果兩個平行世界的時間是不存在的,並沒有以前或是現在,而是只有快和慢的假設呢?
那麼以今天的這個廣義相對論,就可以解釋會否有比較快或比較慢的平行世界了,只要那個平行世界是越靠近質量無限大的物體時,那麼它的時間可以變慢,甚至靜止了。那麼平行世界的記憶重疊也可以用這集更加的完整解釋了。
如果這個讓你可以去到這個時間靜止的空間裡面,當時間是無限時,你會做什麼呢?那是否你回到地球時,地球早已過了100年呢?時間是單向的,並不可以穿越過去,而過去所發生的事情,就已經過去了。
在星際效應裡面,他進入了黑洞裡面,傳送到一個時間為虛數的五維空間,可以看到他以前的還沒去外太空之前的情景,還用引力和摩斯密碼來傳送黑洞裡面的量子質料和,和引導過去的他去到太空研究站等等。
到現在我終於比較明白這個電影了。
就算時間可以靜止,對於不會利用時間的人來說,還是一樣的。其實時間還是一樣在流動,只是兩個的物理上覺得不一樣而已。相同的,如果一個人很會利用時間來做有意義的事情,那麼它的時間才有價值。
時間可以忘記傷痛,可以改變一個人,也可以讓一個人成長,以前小的時候,就希望快快長大,當長大過後,就希望時間變慢一些,一年一年的過去,看到撫養我們長大的父母開始老了,你多麼希望可以把它們送到黑洞的邊緣,那麼我們就可以和父母一同老去,但是卻可能30多年不能看到他們。
無論什麼物理方程式都好,沒有什麼是可以敵過時間的,還是那一句,學會珍惜時間,珍惜和家人的時間,還有屬於你的時間。
好啦!今天就是平行世界的完結篇,原本只是想寫黑洞的原理,竟然湊巧的讓平行世界的兩部影片完整了,人生就是這樣,你永遠都不知道下一步會發生什麼事情,大家看完這平行世界的三部曲,有什麼希望我講的主題嗎?歡迎大家留言建議,我會試著做的。我們下個奇異世界見,Bye
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