一、什麼是量子位元(Qubit)?
量子位元利用了量子力學的特性,並擁有疊加態(指在被測量之前,一個量子位元可以同時是0又是 1,同時包含了兩者的機率)
在科學上,我們可以利用布洛赫球(Bloch Sphere)這個原理來解釋,以下來介紹這個原理:
科學家會透過一個三維的球體模型來視覺化量子位元的狀態,北極代表0,南極代表1,而球面上任意一點都代表著0和1的某種疊加組合,即為一種簡單的布洛赫球
二、為什麼會產生「超載」般的運算能力?
因為量子電腦的運算力是透過量子疊加與量子糾纏(Entanglement)產生指數級(Exponential)爆發,像是你有1個量子位元,它可以同時代表0和1;然而如果你有n個量子位元,它們可以同時處於2的n次方種狀態的疊加中(這代表30個量子位元可以同時進行2的30次方(約10億)種狀態的運算,並且50個量子位元所能同時處理的狀態,就已經超越了目前世界上最強大的傳統超級電腦
因此我們可以說這種同時探索無數種可能路徑的能力,就是俗稱的「超載運算能力」,這讓量子電腦在破解密碼、模擬複雜化學分子(可用於新藥開發)以及最佳化物流路徑等......領域,能完成出傳統電腦花費數千年也算不完的量能,因此量子位元的發明對於現代社會的幫助非常大