（文章來源：百家號）

自從科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，隨機(jī)性和不確定性規(guī)則，原因不能保證與效應(yīng)相關(guān)，并且電子或其他亞原子實(shí)體可以無處不在，無論是波還是粒子，直到有人對其進(jìn)行測量為止。從晶體管和激光器到我們口袋中的小工具，大多數(shù)現(xiàn)代技術(shù)都基于這種量子怪異性。去年美國通過并與特朗普總統(tǒng)簽署了《國家量子計(jì)劃法案》，該計(jì)劃花費(fèi)12億美元來促進(jìn)對量子技術(shù)尤其是量子計(jì)算機(jī)的研究。

通過利用量子怪異性的性質(zhì)，這些計(jì)算機(jī)可以同時(shí)進(jìn)行數(shù)以百萬計(jì)的計(jì)算，足以破壞當(dāng)前牢不可破的代碼并解決迄今無法解決的數(shù)學(xué)難題。谷歌，IBM，微軟和其他公司現(xiàn)在正在設(shè)計(jì)和構(gòu)建入門版，甚至將其發(fā)布到網(wǎng)上，幾乎每個(gè)人都可以學(xué)習(xí)將量子領(lǐng)域付諸實(shí)踐。普通計(jì)算機(jī)以一系列為1或0的位存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并執(zhí)行計(jì)算。相比之下，量子計(jì)算機(jī)使用的量子位可以同時(shí)為1和0，至少直到被測量為止，此時(shí)它們狀態(tài)被定義。八位組成一個(gè)字節(jié)；典型智能手機(jī)的活動(dòng)工作內(nèi)存可能使用2 GB或80億位的兩倍。那是很多信息，但是仍然無法與與幾十個(gè)量子位的信息容量相比。因?yàn)槊總€(gè)量子位一次代表兩個(gè)狀態(tài)，所以狀態(tài)總數(shù)隨著每個(gè)添加的量子位加倍。

想象一下你有100個(gè)完美的量子位，將需要投入地球的每個(gè)原子來存儲(chǔ)一些信息，以描述該量子計(jì)算機(jī)的狀態(tài)。當(dāng)你擁有280個(gè)完美的量子位時(shí)，能力足以將需要宇宙中的每個(gè)原子來存儲(chǔ)所有的零和一。如何做到這一點(diǎn)是工程師的夢想和噩夢。每個(gè)量子計(jì)算的開始和結(jié)束都在該程序集的頂部以一串和零結(jié)尾。然后，這些位被轉(zhuǎn)換為微波脈沖，并通過電線和管道向下傳送到懸掛在底部的一系列50個(gè)小型超導(dǎo)設(shè)備。

微波脈沖使量子位轉(zhuǎn)換，使它們處于不確定狀態(tài)介于1和0之間。隨后的微波脈沖對它們進(jìn)行操作，將它們彼此相加或相減，或?qū)⑺鼈兂蓪Ψ胖迷谝环N稱為纏結(jié)的怪異狀態(tài)中，其中一個(gè)量子位發(fā)生的變化會(huì)影響另一個(gè)量子位的測量。最后，量子位相互干擾，就像海洋上的波浪一樣，產(chǎn)生了輸出的一和零的字符串，這就是答案。此外，在實(shí)踐中，量子位必須避開嘈雜的非量子世界，因此過程會(huì)在極地的溫度下發(fā)生，在那里底部的芯片溫度保持在絕對零以上，比外太空都要寒冷。

“ Q”代表量子。由一家建筑公司設(shè)計(jì)的該計(jì)算機(jī)與未來本身一樣現(xiàn)代，令人生畏且不透明，這臺(tái)計(jì)算機(jī)是用戶可能從未見過的最漂亮的計(jì)算機(jī)。迄今為止，已有13萬人使用了它，進(jìn)行了1700萬次實(shí)驗(yàn)，發(fā)表了約200篇論文。而且，其他科學(xué)家們操縱著更多的量子裝置，試圖學(xué)習(xí)如何講自然界的外來亞原子語言。數(shù)學(xué)家們?nèi)栽跔幷摚钡剿罱K沖出實(shí)驗(yàn)室時(shí)，所有這些量子能力才可以實(shí)現(xiàn)。普通計(jì)算機(jī)可以很好地解決“輕松”問題可以在合理的時(shí)間內(nèi)回答的問題，例如導(dǎo)航土星環(huán)或預(yù)測颶風(fēng)的路徑。然后是“難題”，很難找到其解決方案，但是一旦確定，就很容易驗(yàn)證。其中包括大量分解。

1994年，當(dāng)時(shí)在貝爾實(shí)驗(yàn)室以及現(xiàn)在在麻省理工學(xué)院設(shè)計(jì)了一種算法，量子計(jì)算機(jī)可以用來分解大數(shù)，從而破壞目前普遍使用的大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)安全代碼。2012年，加州理工學(xué)院的物理學(xué)家l博士發(fā)明了“量子計(jì)算”一詞，用以描述量子計(jì)算機(jī)在性能上遠(yuǎn)勝于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的潛力。這就是谷歌團(tuán)隊(duì)一直在嘗試量子計(jì)算機(jī)進(jìn)行的工作。他們正在處理的計(jì)算是高度專業(yè)化和技術(shù)性的，主要用于表明量子計(jì)算的可能性。成功將是人類知識(shí)進(jìn)步的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，是邁向根本不同的未來的第一步，就像萊特兄弟的第一次飛行一樣，但這只是漫長的一步。

現(xiàn)實(shí)是，計(jì)算的未來將是傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)人工智能之間的混合體和量子計(jì)算融合在一起。其實(shí)很多科學(xué)家根本不以量子位來判斷量子計(jì)算機(jī)。他們更喜歡一個(gè)新的量度“量子量”，該量度同時(shí)考慮了量子位的數(shù)量和糾錯(cuò)量。根據(jù)IBM的說法，量子的數(shù)量每年都在翻倍，但是沒人能說出這種翻倍在事情變得有趣之前必須走多遠(yuǎn)。量子至高無上的最終目標(biāo)是使用量子位來破解加密代碼。但這需要一段時(shí)間。 谷歌計(jì)算機(jī)的名稱全部為53個(gè)量子比特，而新的IBM計(jì)算機(jī)則僅有20個(gè)量子比特。相反，可能僅需要數(shù)百個(gè)量子位或更多的量子位來存儲(chǔ)當(dāng)前密碼中使用的大量數(shù)字之一。而且，這些量子位中的每一個(gè)都將需要數(shù)百個(gè)保護(hù)，以防止外部噪聲和干擾引起的錯(cuò)誤。
（責(zé)任編輯：fqj）