我們將與科技談話者討論量子估算。
首先，量子計(jì)算機(jī)何以成為量子計(jì)算機(jī)。我將讓科技談話者來解釋一下。
科技談話者：它指的是量子……咄！好吧，但說真的，普通計(jì)算機(jī)使用儲存在晶體管中的二補(bǔ)碼數(shù)字（1和0）處理數(shù)據(jù)。它使用二補(bǔ)碼數(shù)字來執(zhí)行指令、儲存圖片、播放音樂、查看，做幾乎所有你能想到的事情。量子計(jì)算機(jī)以量子比特或則說量子二補(bǔ)碼數(shù)字的方式存儲數(shù)據(jù)。量子比特很難飄忽，由于既可能是0，1，也有可能兩者皆有。
量子估算讓編程和物理領(lǐng)域出現(xiàn)一些激奮人心的事情成為可能。
量子二補(bǔ)碼數(shù)字或則量子比特之所以表現(xiàn)為這樣是由于一種叫作態(tài)疊加的原理。態(tài)疊加原理是量子估算背后的核心法則。我們在討論態(tài)疊加時(shí)，一般會(huì)用到電子這一反例。電子具有載流子的特點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)的方向既可能是向下也可能向上。但是量子物理是什么意思，依據(jù)量子熱學(xué)理論，電子除了能向下或向上旋轉(zhuǎn)，它還具有一種綜合兩種狀態(tài)而任意線性組合的旋轉(zhuǎn)方式。線性組合意味著它可以同時(shí)具有向下旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)也有向上旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)。
奇怪之處在于，當(dāng)一個(gè)觀察員見到電子向下旋轉(zhuǎn)的時(shí)侯量子物理是什么意思，另一個(gè)觀察員可能會(huì)見到電子向上旋轉(zhuǎn)。雖然兩個(gè)觀察員精確地在同一時(shí)刻觀察電子，這種觀測差別依然存在——這一事實(shí)意味著在量子熱學(xué)中，我們覺得電子同時(shí)具有這種旋轉(zhuǎn)方式。我們將其稱之為屬性態(tài)疊加。
這對量子熱學(xué)意義重大，由于正如科技談話者所言，普通計(jì)算機(jī)使用一個(gè)位（1或0）來處理數(shù)據(jù)，所以一臺8位計(jì)算機(jī)能在任何給定的時(shí)間處理1至256種狀態(tài)中的任意一種。而借助態(tài)疊加狀態(tài)的量子計(jì)算機(jī)則可以同時(shí)處理256種狀態(tài)。這意味著，對某種（雖然不是全部）算法而言，量子計(jì)算機(jī)將帶來估算能力的巨大飛越。
這么量子比特到底是哪些呢？
正如一臺常規(guī)計(jì)算機(jī)通過各類各樣的方法（比如在硬碟、DVD和顯存芯片上儲存二補(bǔ)碼數(shù)字的不同形式）代表一個(gè)常規(guī)的位一樣，一個(gè)量子比特也能通過不同的東西來代表。如我所提及的，電子、光子和原子核都是挺好的量子比特。事實(shí)上，任何具有量子特點(diǎn)的物體都可以用作量子比特。這兒你能看見一個(gè)完整的清單。
量子糾纏告訴我們，兩個(gè)粒子相互連接時(shí)，假如你弄清其中一個(gè)粒子的狀態(tài)，你馬上能夠曉得另一個(gè)粒子的狀態(tài)。
科技談話者：量子計(jì)算機(jī)通過態(tài)疊加的分解進(jìn)行一些有趣的估算，這種估算普通計(jì)算機(jī)很難完成。比如，普通計(jì)算機(jī)很難找出素?cái)?shù)的因子，所以幾乎所有的密碼術(shù)就會(huì)用到某種方式的小型因數(shù)或則雙向函數(shù)，借以保護(hù)數(shù)據(jù)安全。
目前，由于每位量子比特能同時(shí)以所有狀態(tài)存在，你可能好奇這種東西是怎么存儲信息的。為了實(shí)現(xiàn)存儲，我們須要借助量子理論的另一個(gè)特點(diǎn)——量子糾纏。
量子糾纏告訴我們，兩個(gè)粒子相互連接時(shí)，假如你檢測其中一個(gè)粒子的狀態(tài)，你立即也能曉得另一個(gè)粒子的狀態(tài)，不管這兩個(gè)粒子距離多么遙遠(yuǎn)。這在量子估算中有幾個(gè)影響，其中最重要的影響之一就是它能讓我們把量子計(jì)算機(jī)的量子比特纏繞上去，這樣，一旦我們曉得其中一個(gè)的狀態(tài)，我們能夠曉得其他所有量子的狀態(tài)。
因而遵守著這兩條法則，量子計(jì)算機(jī)就能迅速地執(zhí)行估算——極其迅速得估算這些過去被覺得是不可能在合理的時(shí)間內(nèi)解決的困局。比如，一臺運(yùn)用恰當(dāng)算法的量子計(jì)算機(jī)可以相對輕易地破解牢靠的密碼。為此我們離用量子計(jì)算機(jī)代替智能手機(jī)還有多遠(yuǎn)？
科技談話者：如今還何必害怕。目前為止，我們的量子計(jì)算機(jī)還處于用幾個(gè)量子比特進(jìn)行簡單估算的階段。但是，在將來，這將給科技帶來一些非常有趣的改變！
總結(jié)
所以這就是量子估算。
假如你倍感有些疑慮，別害怕。雖然是在量子估算領(lǐng)域的重要科學(xué)家也發(fā)覺，它未能僅靠直覺來感悟。尼爾斯·玻爾說：“那些第一次看到量子理論而沒被驚訝的人，可能還沒能理解它?！崩聿榈隆べM(fèi)曼說，“我可以很有掌握地說還沒有人能理解量子熱學(xué)?！?span style="display:none">VEa物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
