你或許在新聞中多多少少聽說過“量子力學”的概念，但很少有人能解釋清楚這樣高深的物理概念究竟是什麽(me) ！於(yu) 是，關(guan) 於(yu) 它的眾(zhong) 多消息不免讓人真假難辨。

不過，有這樣一種超前沿的技術確是真實存在的，它就是用量子力學原理製造的計算機。解決(jue) 同一個(ge) 複雜的數學問題，目前頂尖的超級計算機要花至少10000年，而量子計算機隻需要3分20秒。你一定會(hui) 驚歎，它是怎麽(me) 做到的？原因在於(yu) ，超級計算機隻是盡量提升了運算性能，而量子計算機則采用了顛覆性的運作方式。

故事還要從(cong) 一隻貓說起。

科學界最硬核的寵物，大概就屬薛定諤盒子裏的貓了。薛定諤的貓是一種假象的模型，貓被關(guan) 在一個(ge) 設置了機關(guan) 的黑箱中，箱子裏裝著毒藥。當機關(guan) 觸發、毒藥釋放時，貓就會(hui) 死去。但我們(men) 不知道機關(guan) 什麽(me) 時候會(hui) 觸發，所以如果不打開箱子，我們(men) 也就不知道貓是死是活。於(yu) 是，薛定諤將它描述為(wei) ，盒子裏的貓處於(yu) 既是活著又是死去的疊加狀態。

當然啦，這樣的事情在我們(men) 身邊是不會(hui) 發生的，畢竟沒有一隻貓既是活著又是死的。薛定諤的模型是用宏觀的事物描述了一種微觀的現象——在微觀尺度上，量子具有疊加態。簡單來說，就是微粒可以同時處於(yu) 兩(liang) 個(ge) 位置，具有兩(liang) 種運動狀態。同時，遙遠的兩(liang) 個(ge) 微粒之間，狀態也可以相互影響，如果再次用貓的例子來打比方，那就是在幾萬(wan) 米之外的地方還有一隻貓，它能感應到這隻盒子裏的貓，並受其影響。數據顯示，一對糾纏光子之間目前所能達到的最遠距離是1203千米。

量子的疊加態和糾纏現象又是怎麽(me) 用在計算機身上的呢？對於(yu) 我們(men) 身邊常見的計算機來說，它的計算以二進製“比特”為(wei) 基礎。每個(ge) 比特可以取0和1這兩(liang) 個(ge) 數值中的一個(ge) ，對應著電路斷開和接通兩(liang) 種狀態。決(jue) 定著計算機運算速度和複雜程度的，正是它能處理的比特數。

而在量子計算機中，計算的基本單位變為(wei) 了“量子比特”。由於(yu) 量子的疊加態，每一個(ge) 量子比特可以同時取2個(ge) 數值，再加上糾纏，2個(ge) 量子比特就能同時取到4種數值了。這樣，量子比特位能同時進行更多的並行運算，運算能力自然比普通比特更強，顯然，量子比特位越多，計算機的運算速度就越無敵。

但理想與(yu) 現實總是相隔甚遠。最初提出量子計算機設想的，是著名的物理學家理查德·費曼。但隨後，物理學家們(men) 還是花了數年的時間，才真正實現了量子比特電路。他們(men) 發現，在超導狀態下的電路可以充當量子比特，實現量子計算機的構想。有趣的是，為(wei) 了保持超導電路工作，量子計算機必須保持超級低的溫度，外觀看起來就像個(ge) 大冰櫃。如今，穀歌公司推出了53個(ge) 量子比特的Sycamore處理器，在計算機領域具有劃時代的意義(yi) 。

未來，量子計算機超強的運算能力能幫我們(men) 實現很多設想，比如定製個(ge) 人藥物、更準確地預測並應對氣候變化，甚至尋找另一個(ge) 地球。

你期待那一天的到來嗎？



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