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数字双胞胎的量子飞跃

2019-10-14 17:40:48 要闻来源：

我们今天习惯的现代计算机已经获得了“古典计算机”的标签。量子计算这一新兴领域正步入实验室，进入现实世界。量子计算有望释放人类迄今未知的计算能力。美国自助作家盖伊·芬利(Guy Finley)说：“目前理解的局限性不是可能性的局限性”。这一理念对于计算机世界也同样适用。我们目前受经典计算机限制的理解有望随着量子计算的发展而扩展。数字孪生计划(旨在更好地了解我们周围的物理世界)会从不断发展的量子计算中得到推动吗?

量子计算

古典计算机在微处理器中使用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，即使是当今的超级计算机也无法执行。量子位或量子位是提供高度计算能力的神奇成分。

量子位的叠加

经典计算机使用位，这些位可以采用两种状态之一(0或1)。另一方面，量子位可以采用三种状态(0、1或0和1都可以)。是的，它们可以同时为0或1。这是叠加属性。叠加有什么帮助?让我们举个例子：

一台4位经典计算机可以随时处于16个选项中的任何一个中。同时，一台量子计算机可以同时处于所有可能的16种状态(警告时，它们在测量时将崩溃为一种状态)。叠加赋予了量子计算机以强大的力量-能够执行超出传统计算机范围的大量计算。具体来说，量子计算机有望在两个方面发挥作用：

并行计算：在上面的示例中，一台4位经典计算机将顺序执行16个可能的选项。量子计算机将同时执行16个操作。从而，提高并行计算能力

指数计算：在经典计算机中，将位数加倍(例如从4位增加到8位)会使处理能力加倍。在量子计算机中，处理能力成倍增加。古典计算机中的每个n位，在量子计算机中都转换为2n(8 qubit等于256位)。

利用原子粒子固有的叠加特性，量子设备有望在当今拥有的最强大的超级计算机上执行数百万次的工作。

数字双胞胎的量子飞跃

数字孪生是虚拟世界中物理实体或资产的数字等效物。物理双胞胎和数字双胞胎之间的实时双向通信和同步可提供各种诊断和诊断机会。

数字双胞胎之旅通常从关键资产或单个组件的仿真开始。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)。

传统计算机将在模拟和假设数千(和数百万)个相互影响的变量时精疲力尽。这是数字孪生的一个领域，可极大地受益于量子计算。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个场景，并指导人类采取最佳策略。

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标签： 数字双胞胎

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