比起bit ， Q-bit更有表现力 。 一个Q-bit可蕴含无限复杂的数字 。 在这个意义上“以一抵多” 。 一个Q-bit投入变换 ， 等于多位数字一起变换 ， 即所谓“并行计算” 。
并行计算潜力发挥到极限的情况下 ， 量子计算机的算力比起传统计算机 ， 是2^n∶1 。
但要强调的是： 量子计算机的结果来自概率统计 。 量子计算机与传统不同 ， 它要一次次重复程序 ， 一次次地读数（每次结果都不一样） 。 周而复始 ， 足够多次（让概率的可信度超过99.99999%）后 ， 统计出各量子位为1和0的比例 ， 那才是需要的数字 。 所以碰上不太复杂的计算任务 ， 量子计算可能比经典计算机更慢 。
彩虹与斑马
有量子计算机之前 ， 数学家就在畅想利用量子比特的“丰富内涵”大大缩减计算时间 。 不过迄今数学家只证明在两种场景中 ， 量子计算大大快于传统计算机 。
首先是破解RSA算法 。 RSA是现在最常用的加密方法 ， 其机理是利用因数分解的困难——把两个大质数相乘很简单 ， 而把乘积拆成两个质数 ， 计算机可能得算几万年 。
所以银行可以公开发送一个几千位的数字 ， 并掌握它的两个质因数 ， 而不担心有人算出这两个质因数——用于制造私有的数字钥匙 。
但二十多年前Peter Shor证明一种基于量子计算机的算法 ， 可以轻松分解因数 ， 这也让学界研发量子计算机的兴趣大增 。
另一种可能的应用是“搜寻未排序的大数据库” ， 或者叫“大海捞针” 。 传统计算机只能一个一个比对目标 ， 而量子计算机则可以并行计算 。 传统计算机用时是T的话 ， 量子计算机用时是“根号T” 。 前者要花费1百万小时的任务 ， 后者一千小时就能解决 。
除了以上两类计算 ， 量子计算机还被寄希望于未来在化学、制药等领域大发神威 。 理由是：不同于传统计算机 ， 量子计算机是真正的模拟计算机 ， 可以重现真实的自然（物理学家费曼第一个指出这点） 。
传统比特的0和1相当于黑白两色 ， 量子比特的“可以指向任何角度的时针”就相当于全彩色谱 ， 可显示出任何一种颜色 。
如果说传统的存储器是斑马 ， 量子存储器里就是彩虹 。 世界是多彩的 ， 用彩虹去描绘世界 ， 当然更直接 ， 更便捷 。
才刚起步
量子很脆弱 ， 动不动就会崩溃 。
“要将信息编码在一个非常微小的东西上去 ， 比如一个电子 ， 或一个原子核 ， 都首先要把它孤立开来 ， 让它跟周边不作用 。 这种细微的控制是很难的 。 ”韩正甫说 。
各种量子载体都伴随着独特的困难 ， 比如光子时刻前进 ， 电磁场又左右不了它 ， 操控起来很麻烦 。 目前研究者大概在实验几十种载体：电子、光子、陷阱里的离子……
韩正甫说：“隶属中科大的中科院量子信息重点实验室 ， 现在正副教授就有50多人 ， 在读的博士生有150人 ， 博士后近30位 ， 一个团队里有很多不同的组 ， 研究的事情虽然互相可以理解 ， 但术业有专攻 ， 比如‘做硅’的就会去研究曝光、清洗等等半导体行业关心的工艺；‘做光’的研究激光发生器、振荡器、光纤之类 。 ”
“国内从1980年代初开始量子光学研究 。 现在多了不少人 ， 但还是个冷门 。 专业人才稀缺 。 ”韩正甫说 ， “其实全世界人才都不够 。 所以谷歌花了几亿美元从加州大学圣芭芭拉分校挖了一个团队过来 ， 主要研究超导量子计算机 。 ”
目前各大公司和研究机构仍在提升量子比特量——争取几十个量子同时稳定 ， 别太快塌陷 。 超导机器为了让环境接近绝对零度 ， 成本高达成百上千万美元 。 工程实验机在进步 ， 但几时走到实用还不知道 。
推荐阅读
- 大道之行也的文章主旨 大道之行也主旨是什么
- 由也为之的“为”什么意思 由也为之的“为”的意思
- 潘建伟：量子计算是和平时代的核武器
- “钓鱼邮件”会辨别 知道这些中招也不可怕
- 首个5G火车站开建，虚拟世界、智慧城市也离我们不远了
- 这不是一个神话：量子信息确实传播速度更快
- 时间遭遇空前危机：在量子世界，时间没有意义？
- 迎接量子信息时代：中国下好“先手棋”
- 量子信息技术上演“星际之争”
- 从那以后，我再也不会对一年级作文粗心大意了