如果你在新聞中
看到有人成功製造出了
量子計算機的話
你最好立刻凍結
自己的信用卡
——這是今年4月
中科院物理所
發表的一篇文章中寫道的
如今，量子計算機的消息
真的來了！
谷歌的量子計算機
美國谷歌公司
前不久聲稱他們取得了
“量子霸權”
他們的量子計算機
在短短3分20秒之內
就完成了超級計算機
1萬年才能完成的任務
“量子霸權”真的來了嗎？
量子計算機為啥能
碾壓經典計算機？
我們請到科普作家張軒中
為您揭開其中的奧秘
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什麼是量子霸權？
2012年
理論物理學家John Preskill
提出了“量子霸權”的概念
根據他的定義
當量子計算設備
可以超越經典計算設備
解決後者無法解決的計算任務時
就意味著實現了量子霸權
世界第一臺電腦
量子計算機潛在的壓倒性優勢
在於量子本身的特殊性質
在計算機中
最小的信息單元叫“比特”
在傳統計算機中
所依賴的是
設置為0或1的“位”信息
對應的值不是0就是1
量子比特的“位”
卻有“疊加態”
同一個“位”的信息
可以是1，也可以是0
還可以既是0又是1的任意組合
能夠操縱的量子位越多
意味著“分身”越多
量子計算機就越強大
科學理論界的估計是
在能夠操縱的量子位超過49個時
量子計算機的計算能力
將遠遠超過經典計算機
這次谷歌就宣稱
其開發出來
擁有54個量子比特數組
（其中53個功能正常）
的量子計算機
達到了量子霸權
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量子計算機到底有多“牛”？
量子位具備的疊加態
也就意味著
每個量子位的
數據存儲能力能夠翻倍
怎麼來理解呢？
大家可能聽說過一個故事：
很久以前
印度有一個國王
他要把一些糧食作為獎賞
獎勵給一位有功的大臣
大臣拿出了一個
6格乘以6格
共有36格的盒子
他說，我要的不多
就是請陛下您在
第5個格子放16粒米
……
以此類推
一直放到第36個格子
國王一聽覺得並不是難事
欣然應允
結果真開始往裡放卻發現
全國的糧食都拿出來
也滿足不了大臣的要求
因為真要裝滿第36個格子
需要2的36次方粒米
這是一個天文數字：
68 719 476 736
量子位具備的疊加態
也可以作類似的理解
如果經典計算機的49個比特
是單純的疊加值49
那麼量子計算機的運算能力
則是2的49次方
是呈指數級別增長的
所以算力上能夠絕對碾壓
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量子計算機離我們有多遠？
雖然量子計算機
看起來擁有絕對的優勢
但是量子計算機
還有很多“疑難雜症”
量子計算機
一方面有指數級別的計算能力
它也有指數級別的出錯率
就像1個人幹活
得派10個人在旁邊保護他
量子計算機的材料
由於純度不夠
其中的雜質也容易帶來干擾
另外，量子對外界極為敏感
輕微的外部環境改變
也會導致它失去疊加態
另一方面
我們的經典計算機
既能聽歌、看電影
還能發郵件、玩遊戲、寫文件等
能做的事情特別多
但是量子計算機
只能做一件事
只能解決某個特定的問題
所以現在科學家們
比較樂觀的看法
也認為量子計算機
距離實際應用
還需要十幾年
甚至幾十年的時間
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量子計算機能用來做什麼？
量子計算機
一個重要的應用方向是
量子搜索
我們可以簡略的理解為路徑規劃
比如一位快遞員送餐
他可能會面臨十幾個送餐地點
去往每個地點都有很多條路
怎樣走最快呢？
這實際是一個很複雜的問題
計算量非常龐大
如果應用了量子計算能力
就可以快速規劃出最佳線路
如果全國成千上萬的快遞員
都用上了這套算法
就能節約很多的成本
這是一個巨大的市場
另一個應用領域是
新藥研發
因為實驗室研究藥物
需要反覆大量實驗
要消耗大量的資源
如果用上量子計算機
就能迅速的算出哪一種方式是最好的
減少很多消耗
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量子計算機帶來的威脅話說
開頭我們就說到
今年4月
中科院物理所
發表的一篇文章中寫道：
如果你在新聞中看到
有人成功製造出了
量子計算機的話
你最好立刻
凍結自己的信用卡
因為我們現在的密碼
是用所謂的因式分解做出來的
經典計算機可能要
一千年才能算出來
這就相當於無法破解
但是對於量子計算機來說
傳統加密方式可以分分鐘破解
我們的郵箱、信用卡等密碼
都將面臨威脅
毫無隱私可言
所以量子計算機研發的
國際競爭
也涉及到國家安全的問題
我們不得不警惕
量子計算領域的潛在風險
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現在生活中能用到的量子都是騙人的？
每當一種高大上
但是人們又不太明白的概念
出現的時候
很容易成為別有用心人的幌子
前段時間就有一個
量子波動速讀的視頻
在網上流傳
視頻裡有一屋子6~10歲的孩子
在快速翻書
據說可以在1~5分鐘之內
看完一本10萬字的書
還能把它複述出來
號稱靠的就是所謂的量子糾纏
聽著就完全站不住腳的說法
但還真是有家長相信
甚至為它花錢買單
那麼我們如何分辨
生活中出現的“量子產品”
是真是假呢？
一位中科院的物理專家
曾在參加活動時表示：
目前生活中
能用到的量子的東西
都是騙人的
至少我們要看
商家所宣稱的量子技術或商品
有沒有真正的科學家
來領銜和背書
而且量子並不是一種
能往各種物品里加的東西
諸如量子秋褲、量子大米
都是偽概念
每一次技術發展
都可能會給
人們的認識和觀念帶來衝擊
就像計算機、互聯網、智能手機
這些東西剛剛出來的時候
我們也會感覺到新鮮
也可能會感覺到危險和不適
所以看到量子計算機的消息
不必急著狂歡或者害怕
我們還在探索的路上
本期嘉賓
科普作家 張軒中
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