C++ 中的传统计算与量子计算


随着计算世界的不断改进,每天都会出现新的设备,这使得以前的版本不适合当前的技术变化和发展。计算机曾经占据整个房间,计算需要数小时的日子已经一去不复返了。

从真空管、晶体管和集成电路到触摸屏设备,技术的进步也改变了计算方法。新设备的编程风格也发生了变化。传统的编写程序的方式对它们不起作用。嵌入的软件需要高效、更具响应性和交互性。

基本的区别在于革命性的硬件设备速度更快、散热更少,并且可以同时执行多个任务。无需切换或调度作业。

传统计算

指的是经典的计算设备现象。传统计算机主要执行两项主要任务:将信息存储在内存中,并对这些信息应用算法、计算和公式,以根据需求生成结果。

  • 基于具有两种状态的电子电路。断开状态用 0 表示,接通状态用 1 表示。

  • 传统计算机的基本构建块是比特。比特有两个值,要么是 0 要么是 1。所有信息都可以仅使用 0 和 1 来表示。为此,Unicode 已经被开发出来,用于表示所有数字、字母、字符、特殊符号、换行符、换页符、回车符等。

  • 电路执行计算,称为逻辑门,它们是由组合晶体管形成的。所有这些设备都只有接通和断开两种状态。

  • 大多数情况下使用 CMOS 晶体管。它们由金属氧化物半导体制成。

  • 通常所有处理都在 CPU 中完成,其中有一个控制单元 (CU) 来管理所有计算,以及一个算术逻辑单元 (ALU) 来执行实际计算。

  • 有一些问题,传统计算机需要数十亿年才能解决。这意味着解决方案永远不会出现?谁知道结果会是什么?它会正确吗?

量子计算

基本上,它是基于量子物理学定律。基于存在两种以上可能状态的可能性。原子是一种量子粒子,它可以向前和向后移动时间,并且可以同时存在于两个地方。量子计算机旨在利用这种奇怪的行为进行计算,以实现更快的计算能力。

  • 基于量子物理学定律,其中粒子可以具有两种以上可能的状态。

  • 这里基本构建块是量子比特。量子比特基于自旋电子的现象。除了 0 和 1 之外,量子比特还具有叠加态,即同时为 0 和 1。这些量子比特与其周围环境隔绝。

  • 所有电路都使用量子物理学定律进行了改进。

  • 超导量子干涉器件 (SQUID) 出现了,它是一种超导量子干涉器件。一种非常灵敏的磁力计,用于根据超导环测量非常细微的磁场。

  • 现在我们有了量子处理单元 (QPU)。量子处理单元,即由多个互连量子比特组成的量子芯片。

  • 这些计算机最适合优化问题,例如飞机停放。其他方面,例如数十亿倍的计算速度、处理海量数据、用于数据安全的不易破解的加密标准等,正在改变计算习惯。

量子计算机不会取代个人电脑,因为并非每个个人设备都需要如此复杂的系统。它们将专门用于解决当今难以解决的复杂问题。

更新于: 2020年8月3日

713 次查看

开启您的 职业生涯

通过完成课程获得认证

开始
广告