我在上文《量子計算有多神奇（上）》的最后，提及了量子計算的“神奇”。
文章發(fā)出后有讀者問，量子疊加態(tài)不都是概率的嗎？那么一次操作的結(jié)果又怎能保證代表性呢？
好問題！這也正是迄今為止，為何量子計算還只能解決特定問題的主因之一。
不過在回復上述問題之前，先“糾正”一下上文中把我們目前使用的計算機，統(tǒng)一稱為“傳統(tǒng)”，其實有時使用“通用”計算機更為精準。
這樣說吧，通用計算機好似我們的一雙手，既能工作又能娛樂，而量子原型機則猶如一把菜刀，即使削鐵如泥，也只能切菜而已。如“九章”光量子計算原型機，目前就只能“高斯玻色采樣”，做其他事情暫時還不行。而通用計算機卻像字面的意思，任何事情“通通”都能做；而迄今為止，量子計算原型機只能根據(jù)工作原理完成單一任務。
談到這兒，我們再從量子計算機的緣起開始，回顧一下幾個標志性的歷史事件。
最早關于量子計算的設想，由物理大師費曼在1982年提出建議，用它去模擬量子力學的過程。
1985年，英國物理學家德意奇提出量子圖靈機的概念，指出通用計算機能夠?qū)崿F(xiàn)的計算功能在量子模型下也能實現(xiàn)，奠定了量子計算機的基礎。
1992年，德意奇和澳大利亞數(shù)學家喬薩給出了第一個量子算法，在他們提出的特定問題中，在精確求解的前提下，量子計算相對于經(jīng)典計算具有指數(shù)的加速。
1993年，科學家伯恩斯坦、瓦濟拉尼和西蒙提出以他們名字命名的量子算法，這些算法都表明量子計算在解決某些問題上，具有經(jīng)典計算難以比擬的優(yōu)勢。
比如，哪怕只有一個量子比特，就可以生成真正的隨機數(shù)（random number），但這是傳統(tǒng)計算機還根本做不了的。迄今，通用計算機產(chǎn)生所謂的“隨機數(shù)”，其實都不是真的隨機數(shù)，而只是使用數(shù)學算法來產(chǎn)生的“偽隨機數(shù)”［生成太多的話，還會被人抓到模式（pattern），從而倒過來破解所使用的算法］。而量子力學里面的隨機是真正的隨機，具有絕對的不可預測性。也就是說，量子計算機產(chǎn)生隨機數(shù)的過程，就是在模擬量子力學的過程。
然而，單靠模擬量子力學過程，很難獲得經(jīng)濟上的收益，量子計算機必須做人們很想做、而通用計算機又很難做到的事情，科研投資經(jīng)費才可能不斷地投入。
到了1994 年，麻省理工學院的數(shù)學家彼得·秀爾發(fā)明了一個算法，用量子計算機分解質(zhì)因數(shù)，被稱作“秀爾算法（Shor's algorithm）”，它比通用計算機最快的傳統(tǒng)算法要快得多！傳統(tǒng)算法使用了一個非常聰明的辦法，讓可能的質(zhì)因數(shù)一層層地篩選出來；而秀爾算法則是同時嘗試所有可能的質(zhì)因數(shù)。其中，錯誤的答案在這個量子力學體系中會發(fā)生相消干涉，自動給你留下正確的答案！
真是江山代有才人出！1996年，計算機科學家洛夫·格羅弗又提出了“格羅弗算法”，能以很高的概率，從一大堆可能的輸入值中快速找到能得到特定輸出值的那個解；通用計算機面對這個問題只能把那些輸入值一個一個地比試，而量子計算機卻可以一起試算。
從此，科學家開始嚴肅地對待量子計算了，因為這些算法意味著量子計算機可以運用比通用計算機快得多的方式，來破解現(xiàn)行的加密系統(tǒng)，比如現(xiàn)在最流行的 RSA公共密鑰體系（在下篇文章中，我將談一下量子通信中最關鍵的密鑰問題）。很顯然，如此優(yōu)秀的量子計算機肯定有用，人類還需要不斷地探索。
目前，從設計上而言，業(yè)內(nèi)有兩大量子計算機派別：
一派是以谷歌、IBM、英特爾為代表的固態(tài)器件派，它們用超導或者離子阱技術制作量子，這一派暫時為主流，全球大約80%的量子計算機是這個路線的；
另一派就是以中科大、麻省理工（MIT）為代表的光學器件派，它們以光作為量子，“九章”光量子計算原型機就是其中的佼佼者。
最后小結(jié)一下：
由多少個量子糾纏態(tài)組成，決定了一臺量子計算機的水平高低。“九章”中處于糾纏態(tài)的光量子達到了76個，比谷歌的“懸鈴木”多了23比特，自然受人矚目；
今天所有的量子計算機都還處于科學研究階段，量子計算機的通用化，至少還需要30-50年的時間；
量子計算還因為有個退相干的問題，出錯太容易了，像谷歌在之前的一次演示中，最后的結(jié)果中只有 1% 是有用的信號，其余 99% 都是噪聲，這樣的信噪比對通用計算機是不可想象的；
但是無論如何，量子計算機是前景無量的，它必將是21世紀最重要的科學發(fā)現(xiàn)，一定要“下好先手棋”。
總之，跟愛因斯坦、玻爾那一代先輩相比，我們已經(jīng)幸運地看到了量子力學后來的進展——而我們還需要再幸運一點，才能看見帶有“量子”這兩個字的產(chǎn)品真正改變世界！
（中）
（作者系加拿大某國際財團風險管理資深顧問，科幻作家）
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