美國(guó)科技資訊網(wǎng)站SAI周三刊登長(zhǎng)篇文章，以通俗易懂的語(yǔ)言介紹了有關(guān)量子計(jì)算學(xué)科的9個(gè)事實(shí)。量子計(jì)算機(jī)并不是用來(lái)瀏覽互聯(lián)網(wǎng)、收發(fā)郵件，也不是用來(lái)運(yùn)行常規(guī)軟件。相反，量子計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)為量子力學(xué)。量子力學(xué)為物理學(xué)的一個(gè)分支，該學(xué)科創(chuàng)立時(shí)間已有100年左右，并對(duì)人們的傳統(tǒng)看法發(fā)起挑戰(zhàn)。量子物理學(xué)研究對(duì)象為很小的事物，如電子和光子等，并試圖解決人們此前沒(méi)能解決的問(wèn)題。

如果你聲稱(chēng)量子計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)直就是以魔法方式運(yùn)行，這種說(shuō)法也沒(méi)有多少夸張之處。在我們面對(duì)這些很小的物體時(shí)（試想一下，比單個(gè)原子還小），科幻小說(shuō)中描寫(xiě)的時(shí)間旅行、瞬間移動(dòng)（teleportation）等奇特現(xiàn)象也只能說(shuō)是司空見(jiàn)慣。傳統(tǒng)意義上的物理學(xué)“規(guī)則”在這兒不適用。

這無(wú)疑就可開(kāi)啟一些令人心動(dòng)的可能性，尤其在數(shù)學(xué)分支優(yōu)化學(xué)科領(lǐng)域就更是如此。顧名思義，優(yōu)化就是要從一大堆潛在答案中找出最佳者。對(duì)于這門(mén)特定數(shù)學(xué)學(xué)科領(lǐng)域而言，它致力于解決現(xiàn)實(shí)世界中一些可實(shí)際感受到的問(wèn)題。UPS快遞卡車(chē)如何選擇其最佳投遞路線？機(jī)場(chǎng)該如何合理安排航班才能保持各航班不會(huì)延誤？

在處理一些優(yōu)化計(jì)算任務(wù)上，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)可謂設(shè)備簡(jiǎn)陋。美國(guó)南加州大學(xué)克希德·馬丁量子計(jì)算中心科學(xué)主任丹尼爾·里達(dá)爾（Daniel Lidar）表示，人類(lèi)驗(yàn)證蛋白質(zhì)折疊狀態(tài)會(huì)花上大量時(shí)間，自然界卻能夠在數(shù)秒或數(shù)分鐘內(nèi)完成這種任務(wù)，而傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)要解決這些問(wèn)題，則要花上數(shù)十億年的時(shí)間去思考。

從某種程度上講，量子計(jì)算也具有了像自然界那樣同世界互動(dòng)的能力。這可能是一種今人感到難以理解的深?yuàn)W想法。即便如此，這也僅僅是量子計(jì)算機(jī)的冰山一角。

1、量子計(jì)算機(jī)依靠量子力學(xué)來(lái)運(yùn)行，而量子力學(xué)非常“瘋狂”

與我們?nèi)庋鬯吹轿矬w的運(yùn)動(dòng)規(guī)則相比，量子粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)則卻大為不同。舉例來(lái)說(shuō)，量子粒子能夠同時(shí)存在于兩個(gè)地方，能夠快速前進(jìn)或后退，甚至能夠進(jìn)行所謂的瞬間移動(dòng)，也就是物理學(xué)家們所說(shuō)的“量子隧道效應(yīng)”（quantum tunneling）。

這通常是我們?cè)诳苹眯≌f(shuō)中所看到的東西。但在量子世界中，這些現(xiàn)象可謂尋常之極。而科學(xué)家們也無(wú)法對(duì)此給出令人滿意的答案。

2、沒(méi)有人能夠真正了解量子計(jì)算機(jī)的內(nèi)部會(huì)發(fā)生什么
一個(gè)被外界所熟知的量子力學(xué)理念（也適用于科學(xué)的普通法則），就是對(duì)某種活動(dòng)的簡(jiǎn)單觀察，將會(huì)改變事情的結(jié)果。我們受限于我們所使用工具的準(zhǔn)確性，而這一點(diǎn)對(duì)于科學(xué)家們敏銳的眼光而言尤為適用。一個(gè)量子粒子被觀察或以其他方式被測(cè)量后，則該量子粒子的屬性將永遠(yuǎn)改變。

3、忘掉0和1的數(shù)字位——量子計(jì)算機(jī)使用“量子位”（qubit），而這種事情足以讓人充滿“狂野”思想
就你的個(gè)人計(jì)算機(jī)核心而言，無(wú)疑是通過(guò)數(shù)位來(lái)處理——分別代表0和1的數(shù)字位，僅此而已。而量子計(jì)算機(jī)則使用量子位來(lái)實(shí)現(xiàn)其運(yùn)行。與數(shù)字位一樣，量子位能夠代表0或1，但其真正神奇之處，還在于它們的第三種狀態(tài)，即“疊加”狀態(tài)——它們能夠同時(shí)代表0或1。

4、量子計(jì)算機(jī)能夠解決傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)根本無(wú)法或難以解決的問(wèn)題

在解決優(yōu)化問(wèn)題時(shí)，量子計(jì)算機(jī)就能夠大放光彩。由于一些優(yōu)化問(wèn)題過(guò)于復(fù)雜，如果交由傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)來(lái)處理，可能會(huì)上大量時(shí)間，如數(shù)十億年之久。

一個(gè)經(jīng)典例子就是“旅行推銷(xiāo)員問(wèn)題”。想像一下，你眼前的地圖上有一大堆城市，并顯示出各城市之間的距離。你是一名銷(xiāo)售員，正試圖找出可走遍每個(gè)城市的最短路線。要讓傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，唯一的辦法就是記錄下每一條可能路線的距離，對(duì)它們進(jìn)行比較后找到最短線路。然而這并不是很“瀟灑”的解決方式。

我們還記得，量子位可同時(shí)代表一個(gè)以上的事物。這也就意味著一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)能夠同一時(shí)間嘗試無(wú)數(shù)個(gè)可能的路線，并能夠在數(shù)秒鐘內(nèi)向你返回最短路線的答案，而不用花上地質(zhì)學(xué)紀(jì)年意義上的時(shí)間。

5、一些人認(rèn)為量子計(jì)算機(jī)正在平行宇宙中運(yùn)行計(jì)算

沒(méi)有人能夠確認(rèn)讓一個(gè)量子位同時(shí)代表一個(gè)以上事物的機(jī)制。它是奇異量子的天性，并顛覆了人們此前對(duì)于事情的理解。只是我們不理解，并不意味著事情沒(méi)有發(fā)生。科學(xué)家們對(duì)于這種可能性有各種各樣的見(jiàn)解。我們最能夠接受的是多宇宙理論，即理論物理學(xué)聲稱(chēng)存在著多重（很可能是數(shù)量無(wú)限）平行宇宙。

在這種模式中，正解決旅行推銷(xiāo)員問(wèn)題的量子計(jì)算機(jī)，其實(shí)很可能在平行宇宙中運(yùn)行計(jì)算，并追蹤在其他宇宙中的潛在線路，目的是大幅減少解決此問(wèn)題所需計(jì)算時(shí)間。

6、你的個(gè)人電腦能夠像超級(jí)昂貴的量子計(jì)算機(jī)那樣做很多事情

考慮到量子計(jì)算機(jī)能夠找到解決問(wèn)題的最優(yōu)化方案，它也依賴(lài)你每天所使用電腦中的一些基礎(chǔ)數(shù)學(xué)工具。這通常是指已經(jīng)過(guò)優(yōu)化的基礎(chǔ)算術(shù)。增加一堆數(shù)字并不比將它們加起來(lái)高明多少，將數(shù)字相乘并不比將他們簡(jiǎn)單做乘法高明多少。在此類(lèi)例子中，你的個(gè)人電腦效率將與量子計(jì)算機(jī)一樣具有高效率。

7、隨著量子計(jì)算機(jī)易用性加強(qiáng)以及售價(jià)降低，它將給數(shù)據(jù)加密帶來(lái)變革

除解決一些優(yōu)化問(wèn)題外，量子計(jì)算機(jī)將使我們當(dāng)前有關(guān)加密和數(shù)據(jù)安全的理念得以徹底顛覆。今后任何兩個(gè)人之間的通話聯(lián)系，所使用加密技術(shù)實(shí)際上將無(wú)法破解。

8、量子計(jì)算機(jī)必須在保持極端低溫下才能正常運(yùn)行

開(kāi)氏（Kelvin）溫標(biāo)，或者所說(shuō)的“絕對(duì)零度”，也是可測(cè)量的最冷溫度。根據(jù)動(dòng)力學(xué)理論，當(dāng)溫度在絕對(duì)零度時(shí)，單個(gè)原子的動(dòng)能為零，原子停止運(yùn)動(dòng)后，它們也就停止產(chǎn)生熱能。美國(guó)D-Wave公司所生產(chǎn)量子計(jì)算機(jī)，其內(nèi)部溫度保持在 0.02°K，相當(dāng)于華氏溫標(biāo)-460°F。

9、量子計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度之快遠(yuǎn)超乎你的想像

美國(guó)阿姆赫斯特大學(xué)教授凱瑟琳·麥克杰奧奇（Catherine McGeoch）對(duì)量子計(jì)算機(jī)和傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度進(jìn)行了對(duì)比。讓這兩種設(shè)備分別處理同一任務(wù)后，麥克杰奧奇得出結(jié)論稱(chēng)，量子計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度為傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的“數(shù)千倍”。