比“最快超算”快亿亿亿倍的量子计算机来了！我国量子计算原型机“九章二号”在求解高斯玻色取样问题上比目前全球最快的超级计算机快10的24次方倍，也就是亿亿亿倍。它1毫秒可以算出的答案，全球“最快超算”要算30万亿年。看起来相当厉害是吧，但，什么叫“高斯玻色取样”呢？

　　高斯玻色取样是指当n个全同玻色子经过一个干涉仪之后求高斯分布的输出概率。它涉及量子物理的多个概念，非专业者确实不大容易理解。但是所谓“玻色取样”数学问题，可以被简单理解成一个量子世界的“高尔顿板”。而高尔顿板的原理，和不少人童年玩过的“弹珠游戏”有关系。

　　弹珠游戏与高尔顿板

　　“70后”“80后”小时候在游乐园常常看见一种游戏，一个木板上均匀地钉着一些钉子，把弹珠从顶部放进去，弹珠在钉子之间随机地穿梭，最后落到下面的某个凹槽里。不同的凹槽代表着不同的奖品，如糖果和玩具等。电子游戏厅里，也出现过类似的弹珠游戏，玩法都差不多。然而人们不知道的是，这个简单的小游戏的雏形，来自“高尔顿板”。

　　高尔顿板，也叫高尔顿钉板，是英国生物统计学家高尔顿设计的，是用来研究随机现象的模型。高尔顿板上钉着许多规律排列的钉子，它们彼此的距离均相等，上一层的每一颗的水平位置恰好位于下一层的两颗正中间。如果从入口处放进一个直径略小于两颗钉子之间的距离的小玻璃球，当小球向下降落过程中碰到钉子后，会以50%的概率向左或向右滚下，于是又碰到下一层钉子。如此继续下去，直到滚到底板的一个格子内为止。

　　高尔顿板形成的高斯分布

　　不过，和弹珠游戏从上下开口均能放弹珠的方向不同的是，小球只在高尔顿板正上方中间的开口放入，然后以一个随机的路线向下运动。

　　这样一来，小球在高尔顿板下落的过程中每碰到一个钉子就有50%的概率往左、50%的概率往右，最后随机落入底部的某一个凹槽内。当有很多个小球从上往下随机掉落时，落在底部的格子里的小球在分布上就会呈现一定的统计规律。通常情况下，小球会在底板堆成近似于正态的密度函数图形，也就是前述高斯玻色取样概念中提到的“高斯分布”。

　　高斯分布，又称正态分布，是一个在数学、物理及工程等领域都非常重要的概率分布，在统计学的许多方面有着重大的影响力。高斯分布的正态曲线，形似一个中间高、两头低，呈左右对称的古钟形，因此被人们经常称为钟形曲线。

　　玻色取样模拟高尔顿板

　　通俗地讲，在高斯玻色取样中，玻色子就好比小球，干涉仪就好比钉板，“玻色取样”就是模拟高尔顿板进行实验和计算，希望得到玻色子经过干涉仪后的高斯分布情况。用实物模拟与数字计算机模拟的区别在于，计算机的模拟是通过软件程序和数据来实现的。

　　也就是说，在高尔顿板模拟的过程中，每个数据的生成均是物理过程，真实的小球与钉子相碰后会根据真实物理现象随机弹开，并不需要对弹开的具体数据给出计算解释。但是在计算机的高斯玻色取样数学问题求解过程中，则需要计算小球的质量、入射角度、速度、小球表面弧度、硬度等等，然后才能计算出小球碰后的状态。对于数据输入、数据变换和数据输出都必须给出计算过程。如果这一计算量极其庞大，当然只有像“九章二号”这种比“最快超算”快亿亿亿倍的量子计算机更加给力。

　　另外提一句，发明高尔顿板的科学家高尔顿，是生物学家达尔文的表弟。

　　（本报综合）