量子计算机和普通电脑差在哪?用一枚硬币就能讲明白(量子计算机和普通电脑比啥) szthrk.cn

新闻里时不时会看到“量子计算机取得突破”的消息,有时还配着一句“比超级计算机快多少多少倍”。很多人就以为,量子计算机是一种更快的电脑,以后家家都会换成它。

其实不是这么回事。这篇用一个比方,讲讲它和普通电脑到底差在哪。

一、普通的位和量子位

普通电脑里,所有的信息最后都变成了 0 和 1,每一个 0 或 1 叫一个“位”。

可以把一个普通的位,想成一枚平放在桌上的硬币:要么正面朝上,代表 1;要么反面朝上,代表 0。任何时候,它只能是其中一种。

量子计算机用的是“量子位”。打个比方,它更像一枚还在桌上飞快旋转的硬币:在你按住它、看它之前,它同时带着正面和反面两种可能。只有当你去测量它的时候,它才会“落定”成 0 或者 1。

需要说明,这只是一个帮助理解的比方,真实的量子世界比转硬币要奇怪得多。

好几个量子位之间,还可以产生一种叫“纠缠”的关联,让它们的状态互相牵连。正是靠着这些特性,量子计算机在解某些特定的问题时,可以走一条普通电脑走不了的路。

二、它擅长什么

**模拟分子和材料。** 分子、原子本身就遵守量子的规律,用量子计算机来模拟它们,是被寄予厚望的方向,比如研究新材料、新的化学反应。

**某些密码问题。** 理论上,足够强大的量子计算机,能更快地破解现在常用的一部分加密方法。所以各国已经在研究能抵抗量子计算的新加密方法。

**复杂的优化问题。** 比如在海量的组合里挑出最好的方案,这方面还在研究中。

**上网、看视频、打字。** 这些日常的事,普通电脑早就做得很好了,量子计算机在这上面没有什么优势。

所以,它更像是一把专门开某几把锁的钥匙,不是一把什么门都能开的万能钥匙。

三、为什么还很难用起来

**量子位太“娇气”。** 一点点震动、温度变化、外界的电磁干扰,都会让量子位的状态乱掉。

**很多要冷到接近绝对零度。** 有一类常见的量子计算机,要放在比太空还冷的环境里才能工作,需要专门的大型制冷设备。

**出错太多。** 现在的量子位很容易出错,要用很多个量子位一起“拼”,才能得到一个足够可靠的量子位。

**离日常还远。** 短期内,量子计算机主要还是在实验室和研究机构里,用来做科研。

所以下次再看到“量子计算机快了多少亿倍”的说法,可以多问一句:它是在解哪一道题上快的?