为什么说量子计算机可以改变一切？

fengzhi2008

几十年来，计算机进化的趋势可以总结为【把越来越多的算力装进越来越小的空间里】——你现在用的智能手机在算力上已经超过了阿波罗11号的计算机网络。有些人梦想未来的计算机也许可以达到量子水平。所谓的量子计算机，实际上就是用量子机制处理信息，使用【量子比特】作为基本单位，类似于传统计算机的比特。


用什么材料制作？
普通计算机中用比特记录0或1这两种状态之一。早期电脑纸质穿孔卡片或者纸带作为介质，随着计算机不断进化，人们开始用继电器的【开】【合】、磁带磁极的【负】【正】、光盘上微小坑洞的【无】【有】，到最后开始使用两组不同水平的电荷来分别表达0和1的状态。

量子比特具有某种量子机制下的古怪特性，因为粒子可以在叠加态下存在，一个量子比特是同时具有0和1的混合体。若是能够将若干个量子比特相连接，你就能用到量子纠缠，量子纠缠也叫做“幽灵般的超距作用”，就是说，粒子之间无论相隔多远都可以毫无时差地影响彼此。

有什么用？
量子计算机这些怪怪的特性有啥用？正因为具有奇怪的量子特性，量子计算机能以比今天的计算机更快的速度处理复杂的计算。量子比特可以以0和1的叠加态存在，计算机可以使用0，可以使用1，也可以同时使用0和1。由于基本单元的编码多重可能性，量子计算机可以处理普通计算机无法处理的问题，比如快速计算巨大数的因数。

但是计算因数貌似不是什么难题，为什么要非用到量子计算机不可？因为在加密领域，因数起到的作用非常重要。理论上来说，有了量子计算机，现有的在线购物信用卡保护措施可以不再使用，告密者也可以使用极难被发现的电子邮件地址。

由于量子计算机可以绕开现有的加密方法，人们可以用全新的更安全的方法加密。而且除了加密，我们还能用量子计算机更深入地窥探复杂的潜在现实。

我们的世界就是以量子机制存在的——那就是数字。有了量子计算机，可以帮助人类从根本上理解宇宙的数字性。

那么人类造出量子计算机了么？
科学家目前已经在实验中造出了多量子比特系统，但是要制造真正能够派上作用的量子计算机，还有很多工作要做。IBM的研究者正在用超导金属回路制作量子比特，但是遇到了高错误率的问题。

IBM的研究人员Jerry Chow在最近的一篇博客中说：“要实现量子计算，纠缠是必须的，但是一旦量子计算机和环境中发生纠缠效应，就会导致出错发生。一旦量子计算机和外界纠缠过强，量子效应便会消失，由于这点原因，量子态目前还是十分脆弱的。但是量子计算机必须与外部世界相结合，这样使用者才能在量子计算机上运行程序，才能从程序中读出结果。”

即便物理学和工程学上的难题都被克服后，桌面量子计算机还是不太可能在短期内实现。这是因为保持超导体需要非常低的温度。

微软的Michael Freedman调侃说：“脑子里想到量子计算，就觉得自己是台笨重的化学模拟计算机。”