我们今天习惯使用的现代计算机已经获得了“古典计算机”的标签。块 - 量子计算中的一个新孩子正在走出实验室进入现实世界。预计量子计算将释放人类迄今未知的计算能力。美国自助作家盖伊芬利说:“你现在的理解的极限不是你可能性的极限”。这种理念对计算世界也很紧张。我们目前对经典计算机有限的理解有望随着量子计算而扩展。数字双胞胎倡议 - 更好地了解我们周围的物理世界 - 是否会推动量子计算的发展?
量子计算
经典计算机使用微处理器中的晶体管来执行计算任务。量子计算机利用量子处理器中原子和分子的量子力学特性。预期的最大好处是能够执行复杂的计算,即使是今天的超级计算机也无法执行。量子比特或量子比特是提供高度计算能力的神奇因素。
Qubits的叠加
经典计算机使用位,它可以采用两种状态之一(0或1)。另一方面,Qubits可以采用三种状态(0,1或0和1)。是的,它们可以同时为0或1。这是叠加属性。叠加如何帮助?我们来举个例子:
4位经典计算机可以同时处于可能的16个选项中的任何一个。同时,量子计算机可以同时处于所有可能的16个状态(需要注意的是,它们会在测量时折叠到一个状态)。叠加为量子计算机提供了它们的能力 - 能够执行超出经典计算机范围的大量计算。具体而言,量子计算机有望在两个方面实现:
并行计算:在上面的示例中,4位经典计算机将按顺序执行16种可能的选项。量子计算机将同时执行16个操作。从而,增加了并行计算能力
指数计算:在经典计算机中,将位加倍(例如从4位到8位)使处理能力加倍。在量子计算机中,处理能力呈指数增长。经典计算机中的每个n位在量子计算机中转换为2 n(8个量子位相当于256位)。
利用原子粒子的固有叠加特性,量子器件预计将比我们今天最强大的超级计算机执行数百万次。
数字双胞胎的量子跃进
数字双胞胎是虚拟世界中物理实体或资产的数字等价物。物理双胞胎和数字双胞胎之间的实时双向通信和同步实现了各种预测和诊断机会。
数字双人旅程通常从模拟关键资产或单个组件开始。更大的目标是在虚拟世界中模拟整个过程或设置(例如,制造工厂,智能城市或高速公路网络)。
经典计算机将模拟和假设成千上万(和数百万)的变量相互作用。这是一个数字双胞胎领域,从量子计算中获益匪浅。再加上量子计算机的处理能力,未来的数字双胞胎可以在最短的时间内模拟数十亿场景,并引导人类采用最优策略。