這是《 》的續篇。
海森堡的不確定原理
德布羅意波粒二象性的提出，給經典物理來了一個極具顛覆式的衝擊，經典物理認為，物質的屬性及狀態都是確定的，要麼是A，要麼是B，而德布羅意的波粒二象性，卻說物質即是A也是B。
在波粒二象性理論提出之後3年，也就是在1927年，德國著名物理學家海森堡提出了不確定性原理，這個理論是說，你不可能同時知道一個粒子的位置和它的速度。
不確定性原理最初叫測不準原理，說的是當物體小到一定程度，我們是無法同時測出它的位置和速度的。
海森堡不確定性原理
要理解海森堡的不確定原理，還是得從對宏觀世界物體的觀察開始說起。
平常如果我們要觀察一個物體的位置或者說速度，我們首先必須要看見它。
而看見一個物體，是因為有大量光子打到了該物體上，然後有部分光子反射並飛入你的眼睛裡，你的視覺神經感受到了這些光子，你的大腦通過對這些光子的入射方向，速度等，計算出你要看到的物體的大小，位置，是靜止的還是運動的。
所以，我們平時說看到一個物體，你不是真正的看到它了，看到的是從該物體彈過來的光子。
對物體的觀察，在物理學中，也等價於對物體的測量，這種觀察或者說測量，並非說你直接觀察或測量到了該物體，而是你藉助了其他東西，達到了觀察或測量的目的。
比如我們藉助尺子測量出了桌子的尺寸，但現實世界的物體，我們必須藉助光來進行觀察或測量，如果沒有光，我們什麼也看不見，觀察或測量則無從談起。
在宏觀世界中，由於物體很大，我們觀察或測量一個物體，通過光子打在目標物體上，實際上我們把光子對於目標物體的影響忽略不計了，因為光子實在太小了，打再多的光子到宏觀物體上，也仍然無法把目標物體的位置和速度影響多少，完全可以忽略不計。
但在微觀世界中，比如你要去測量一個電子的位置或速度，你用什麼去測量呢？
除了光子，似乎也沒有其他更合適的東西了，正因為如此，對一個微觀粒子的測量，比如說對電子的測量，我們藉助光子，哪怕拿一個光子，都會嚴重擾動該電子在該時刻所處的狀態(位置和速度)，這就好比你為了測量一個足球的位置和速度，拿另外一個足球打到該足球上，你是無法得到他的準確狀態的。
不確定性原理及波粒二象性理論，不同於經典理論的那種“物質狀態是確定的，知道現在就可以預測未來”的哲學觀，它給人一種模稜兩可的感覺，讓人感覺摸不著頭腦。
但薛定諤更讓人摸不著頭腦。
薛定諤與量子疊加
不同於海森堡從粒子角度來觀察微觀世界，薛定諤是從波動的角度來觀察微觀世界的。
電子是一種波動，是電子波。電子的能量與動量分別決定了它的物質波頻率與波數。既然粒子具有波粒二象性，應該會有一種能夠正確描述這種量子特性的波動方程，這個點子給予薛定諤極大的啟示，他因此開始尋找這波動方程。
1926年，薛定諤提出量子力學基本方程，叫波動方程，也叫波函數，薛定諤方程。
薛定諤及其波函數
波函數是概率波。
既然在微觀狀態下，我們無法百分之百確定粒子的狀態，那麼使用概率的形式來描述，更為合適。
比如該粒子在此刻此處出現的概率是50%，在此刻另外一處出現的概率是50%，那麼描述該粒子在此刻的狀態，用波函數表示就是這兩者狀態的疊加，即位置A的50%+位置B的50%。
由於這種波函數的描述方法太過抽象，太過違反直覺，薛定諤還提出了一個思想實驗——薛定諤的貓，來進一步闡釋這個理論。
實驗是這樣的：在一個盒子裡有一隻貓，以及少量放射性物質。之後，有50%的概率放射性物質將會衰變並釋放出毒氣殺死這隻貓，同時有50%的概率放射性物質不會衰變而貓將活下來。
根據經典物理學，在盒子裡必將發生這兩個結果之一，而外部觀測者只有打開盒子才能知道里面的結果。但在量子的世界裡，當盒子處於關閉狀態，整個系統則一直保持不確定性的波態，即貓生死疊加。
薛定諤的貓實驗
這個思想實驗，把微觀領域的量子行為擴展到宏觀世界了。
貓居然可以是生死疊加的？
儘管這一理論太過違反直覺，但它卻是量子計算的核心。
量子比特
量子比特目前還沒有一個明確的定義，不同的研究者採用不同的表達方式，在此就不贅述了，我們不妨直接來說說量子比特和普通的比特有何不同，你就能明白什麼是量子比特了。
傳統計算機中，數據存儲是以“比特”（bit）為單位。每個比特在特定時刻只有0或1的一個狀態。而在量子計算中，信息以量子比特的形式存儲，量子比特是0和1的疊加狀態，既可以是0也可以是1。
疊加狀態，不就是前面薛定諤的貓思想實驗所提到的嗎？
所以說，量子疊加，是量子計算的核心。
由於量子比特具有狀態疊加的能力，它的計算能力就大大提高了，不是一點點，而是指數級的提高。
正是因為量子可以呈現即是0又是1的疊加狀態，讓量子的計算能力遠超傳統計算機，同為十個比特位，普通的計算機一次只能表達一個10位的二進制數，而量子計算機一次可以表達2的10次方(即1024)個二進制數。
其實量子計算(quantum computation) 的概念早就由美國阿貢國家實驗室的P. Benioff於80年代初期提出了，但為何經歷了這麼久，量子計算機還是個龐然大物呢？在展會上也僅僅只能進行概念展示呢？
理想很完美，但現實很殘酷。
(未完待續)
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