查看原文
其他

量子计算存储和内存初探

常华Andy Andy730 2024-03-16
Source:Brien Posey, A primer on quantum computing storage and memory, 10 May 2023

在2017年,微软在其旗舰Ignite大会上向与会者展示了该公司的第一台量子计算机,令人惊讶。自那时以来,量子计算一直在稳步发展,因此存储管理员需要注意。

尽管如此,量子计算仍然是一个正在发展中的领域,仍面临着许多挑战。其中许多挑战涉及到内存和数据存储。

量子内存在存储中的作用

量子计算机不能使用传统的内存和数据存储,而必须使用量子内存。量子内存比传统内存更强大,但也更脆弱且容易出错。

量子内存是基于量子比特(qubits)的。量子比特与传统计算机使用的比特完全不同。典型的计算机使用一套二进制比特系统,可以表示为0或1的值。量子比特可以存储0或1,但由于超position的概念,它们还可以同时包含0和1。这实质上是一种多维存储。

量子内存的主要优势在于它可以以各种状态的形式存储大量的信息。根据Quantum Computing Report的道格·芬克(Doug Finke)在2021年存储开发者大会上的演示,与全球所有硬盘驱动器相比,100个传统存储的比特只能容纳12.5字节的数据,但是100个量子计算存储的比特可以包含比所有硬盘驱动器总和还要多的状态。

然而,量子内存存储是非持久性的。尽管传统内存(即RAM)也是非持久性的,RAM会在设备关闭或重新启动之前一直存储数据。相反,量子内存只能存储约100毫秒(ms)的数据。

读取量子状态时会改变它,这是不可能的。此外,用户只能读取数据一次。读取数据会导致量子比特释放其存储的所有状态,此时量子比特只会反映出0或1的值。

量子计算存储的可能性

由于量子比特只能存储数据的一小部分时间,因此没有量子硬盘。

然而,量子计算非常适合解决复杂的数学问题。解决这类问题几乎总是需要多个步骤;一个步骤的结果作为下一个步骤的输入。只要计算过程的速度超过数据衰减的速度,量子比特就可以用于此类任务。换句话说,如果技术能够在50毫秒内读取和处理数据,那么数据在100毫秒后蒸发的事实就无关紧要了。

同样,用户在读取量子比特时很可能会在过程中显著改变它们,这对安全专业人员来说非常有吸引力。毕竟,仅仅能够读取量子比特存储中的数据就可以确保没有其他人访问了该数据。一些理论认为,可能有可能建立一个量子网络,可以保证数据从一点发送到另一点时没有被篡改。

量子内存和量子计算还有许多其他安全方面的影响。例如,量子计算将有可能破解传统计算机无法破解的复杂加密算法。在勒索病毒感染的情况下,拥有量子计算机的组织可能能够在不支付赎金的情况下解密其数据。然而,量子计算机可能会使得创建当前技术无法破解的下一代加密算法成为可能。

我们离获得回报有多近?

在过去几年中,量子内存的可靠性有了显著提高,但仍需要更多的工作。目前可用的最好的量子内存被估计可靠性约为85%。因此,纠错和量子内存效率需要改进。

看起来开发人员有可能在未来几年解决这些问题,这将使量子内存比今天更实用。
继续滑动看下一个
向上滑动看下一个

您可能也对以下帖子感兴趣

文章有问题?点此查看未经处理的缓存