探秘“烧脑”又“烧钱”的量子计算

    量子计算利用量子力学，为电脑运算带来指数级的加速。因此一些科技巨头投入巨资研发量子计算，也许它将成为颠覆传统运算乃至改变生活的又一种“黑科技”。

    根据量子论，“量子”的最小距离为两个端点A和B，物体从A不经过A或B中的任何一个点就能直接到达B。通俗地说，就是物体在A点突然消失，与此同时在B点出现。除了在科幻电影或二次元动画中，现实世界还没有一个这样的例子。

    量子计算的概念由量子论的物理现象模拟而来，最早由1965年诺贝尔物理学奖获得者、美国著名物理学家理查德·费曼提出。

    量子计算比传统计算更强大，是由于量子的叠加和纠缠。量子叠加可进行N个0和1数值的“同步计算”，创造出超叠加效应：每叠加一层，运算性能就翻一倍。

    普通计算机中的2位寄存器在某一时间仅能存储4个二进制数（00、01、10、11）中的一个，而量子计算机中的2位量子比特（qubit）寄存器可同时存储这四个数，因为每一个量子比特可表示两个值。如果有更多量子比特的话，计算能力就呈指数级提高。

    量子比特是量子计算的理论基石。在常规计算机中，信息单元用二进制的1个位来表示，它不是处于“0”态就是处于“1”态。在二进制量子计算机中，信息单元称为量子位，它除了处于“0”态或“1”态，还可处于叠加态。叠加态是“0”态和“1”态的任意线性叠加，它既可以是“0”态又可以是“1”态，“0”态和“1”态各以一定的概率同时存在。

    量子计算对文字和电子邮件的处理并没有什么提高，但对于需要同时探索无数条路径的算法，还有对海量数据库的搜索，能极大地提高速度。

    量子计算将有可能使计算机的计算能力大大超过今天的计算机，但仍然存在很多障碍。科技巨头英特尔、微软、IBM、谷歌等，已经向量子计算投入千万美元的研发资金，研究如何利用量子论为运算带来巨幅加速。这些科技巨头有一个共同观点：量子计算的黄金时代即将到来。

    在系统的构建上，量子计算所利用的原料主要有囚禁离子、超导电路、硅量子点等几种。但是，没有人知道，采用哪种量子计算技术能造出有实用价值的计算机，一切都像摸着石头过河。

    （《深圳商报》12.10 吴远方）