这么大的数字,计算起来特别复杂。有没有什么更好的计算方法呢?
有,这就是采样法!我们可以实际做一个实验,让小球一次又一次落下,这就叫做采样。然后,观察每个球落入哪个槽中,并进行统计,最后根据各个槽中小球的频率分布,直接得到小球落入各个槽的概率。只要我们采样的次数足够多,根据大数定律,我们就能以足够高的精度获得这个概率。
不仅如此,如果我们已经通过实验得到了小球落入各个槽的概率,再利用公式(1),就能反向计算出不好算的那个组合数了!计算需要很久的时间,我们通过采样实验很快就完成了。
总结来讲:我们做了一个物理实验,通过实验得到概率,再反过来计算出了一个复杂的数学问题。这种方法在历史上经常会被用到。比如著名的蒲丰投针实验(我们以前也介绍过),就是通过反复扔一根针,得到了圆周率的结果。
其实,量子原型机“九章“的玻色采样过程与此类似。通过一套量子装置,得到了一个概率结果,这个概率结果如果用经典计算机计算非常复杂,但是用量子装置却可以立刻得到结果。
2 行列式九章到底计算了一个什么问题呢?我们要从大学一年级时,我们学习过的线性代数上的一个概念——行列式说起。
把一些数字排列成一个mxn的矩形,我们称之为一个矩阵。对于一个2x2的矩阵,我们可以求出它的行列式:
我们可以用这样的方法记忆:右下的红线连接的两个数字相乘,减去左下的蓝线连接的两个数字相乘。
其实,行列式的计算在数学和物理上还是挺有用的。例如:两个平面向量X=(a,c)和Y=(b,d),以它们为临边构成了一个平行四边形,它的面积S=ad-bc,实际上就是一个矩阵的行列式。