量子计算的惊人可能性

从量子计算机中获得有意义的结果需要只能被描述为一点魔力的东西。

传统计算机--从您的台式PC到IBM构建的超级计算机，当它显示关闭时-都使用一个可以打开或关闭的交换机系统。我们用1或0表示此二进制状态。

量子计算机是不同的，因为它们可以同时处于这两种状态。这些状态被称为“叠加”。

量子计算机的基本单位是量子比特或“量子比特”，它们同时处于两种状态的能力使得量子计算机速度如此之快。听起来更像是魔法而不是科学？继续读下去，你就会发现，尽管有那么多神秘的物理知识，一台实用的量子计算机就在眼前。

对量子理论及其在计算中的应用的兴趣在一定程度上是数学家彼得·肖尔所做工作的结果。他开发了一种算法，可以利用量子计算机对大量数字进行因子分析。

该算法的可能速度显示了该技术的潜力。Shor的算法非常强大，它拥有破解所谓的防水加密的承诺，我在做网上银行时使用了一些没有常规计算机的东西。

事实上，量子计算机的潜在处理能力确实让人心神不宁。由于量子计算机本质上是一台庞大的并行处理机器，它可以同时处理数百万次的计算(而传统的计算机一次一次按顺序处理一次计算)。

一台30量子位的量子计算机的处理能力与传统的计算机处理指令的处理能力大致相同，每秒10太氟秒。相比之下，目前的台式电脑的运行速度仅为千兆每秒。

螺母、螺栓和电子

这听起来很棒，那我们为什么不都用呢？答案是，目前，一台能够解决现实世界问题的量子计算机仍然牢牢地摆在画板上。要明白为什么生产一台合适的机器如此困难，我们需要回到基础。

电子、光子和原子构成了量子计算机的存储器和处理器。它们包括神奇的量子位元。理解、构建和操作这些量子位元是让量子计算机发挥作用的真正棘手的部分。甚至可以说量子计算机存在于我们自己的平行宇宙中。

当计算机处理你已经给出的问题时，在这个平行的宇宙中进行计算，直到给出答案。但它不会停在那里。计算完成时，不能只看到答案。事实上，直到你真正去寻找答案之前，你根本看不到答案。当你寻找它的时候，你可能会扰乱量子计算机进入的状态，最终得到一个破坏的结果。

量子计算机所做的所有并行计算，在你有意识地尝试观察它之前，实际上并不是最终的答案。因此，在某些方面，重要的不是答案本身，而是你如何掌握它。正是量子计算机的这一观测组件构成了真正建造量子计算机的最大障碍。

物理学家们把这个问题称为‘纠缠’，爱因斯坦称之为“远处的诡异行为”。纠缠本质上是观察一个量子位元如何根据另一个量子位元的状态进行行为的结果。

什么？不动了？当前位置创（Isaac Chuang）博士将一个装有七磅量子计算机分子的小瓶装入核磁共振仪器。

令人头痛的是，只要你看一位数，你就会改变它的状态，整个系统就会崩溃，变成一台标准的数字计算机。这就是所谓的“退相干”，也是导致你所看到的观察或结果不准确或误导的原因。

由于这些复杂的原因和其他许多原因，实际上构建一台能够解决现实世界问题的量子计算机并不容易。