劃時代的意義：量子計算應用或許就在你我身邊

量子計算或許已經成為了當今最火熱的話題點之一，對於量子這個概念來說，或許有很多讀者存在著一些誤解和困惑，量子是什麼東西，量子計算究竟怎樣推動科技的進步，量子計算究竟與我們這些普通用戶有何關係？這一系列的困惑相信是很多讀者的共同點，本期我們就一起來聊聊量子計算的那些事兒。

量子計算是什麼

量子並不是一種粒子，準確地說量子在很多地方代表著一類形容詞，而並不是名詞，量子計算所代表的也是一整套自然規律的綜合，這套規律是基於人類現有認識範圍當中物質世界的「基本演算法」。

基於量子計算而發展起來的量子物理學是現如今人類歷史上所建立的最為基礎、最為精準的一套科學理念，現代物理學的主體就是量子力學在各個不同物質尺度上的一系列延伸和應用。對於量子計算來說，物體能夠通過同時處於不同狀態去進行疊加，從而形成一種叫做「波粒二象性」的角度模型，在量子計算當中，相互作用的物體之間存在著一種不受距離限制，用任何經典規律都無法解釋的關聯關係，這種關聯關係當中攜帶著大量的數據和很多關鍵信息，其作用就是能讓發生關聯的各個物體之間處於一種不可分割的整體狀態。

量子計算當中，測量是非常關鍵的一環，測量不是被動地讀取信息，而是需要去從根本上改變被測物體的狀態，我們製造量子計算機遇到的大部分難題最終都能歸結到量子測量。

量子計算的細分技術

對於量子計算來說，其實早就應用在了很多領域當中，其中不僅包含了晶體管、激光、原子鐘等應用，還包含了像核磁共振等一系列大規模的應用當中，對於被應用了量子計算的設備來說，其工作原理都必須是原子原子尺度之上的，必須通過量子力學能夠去解釋的應用。

此外，近些年被媒體報道的火熱的量子通信也是量子計算技術的一類大規模應用，我們在單個量子態水平上的第一種工程實踐就是量子通信，量子通信其實就是量子電報，讓信息通過單個光學頻率的光子，使得信息載入在光子的不同量子當中，從而傳遞大量的信息，量子通信的物理基礎其實就是單光子的產生、操作、傳輸和測量的過程。

量子通信在上世紀90年代就已經被國外的科學家們提出來了，在2007年的瑞士大選當中，日內瓦大學創辦的一家企業實現了電子選票傳輸的量子加密過程，這也是量子通信技術第一次被官方公開使用。

我們對量子通信的誤解

對於量子計算技術來說，就像前文我們所說的那樣，用戶仍然會存在著很多誤解和疑慮，量子通信最主要的意義並不是加速，而是數據的保密，它傳遞的不是信息正文，而是加密密鑰，有很多用戶認為量子通信是絕對保密的，這種說法的正確說法應該是，在理想的條件之下，量子通信在信息傳輸過程當中是無條件安全的。這樣來說還相對嚴謹一些。

量子通信的安全範圍僅限於光子的傳輸過程當中，一個完整的通信過程至少要包含編碼、發送、傳輸、接收、解碼等幾個步驟，量子力學定律能夠保證密鑰在理想的量子信道當中不被竊聽，但是對於收發兩端的傳統安全問題是沒辦法去解決的。

在我看來，量子通信的根本意義在於基礎研究的意義，其基礎研究的意義要遠遠大於其實用價值，保密通信本身在科技發展的整個大趨勢當中本身也只是一件很小的事情。

量子計算機的作用

從某種意義上來講，量子計算機其實並不是一種更快速的計算機設備，它在邏輯、輸出方式等方面和傳統的經典計算機有根本上的不同，其中最大的不同就是量子糾纏的存在，量子糾纏是與物質、能量、信息等並列的一種自然資源，通過對這些資源的充分利用能夠使得量子計算機發揮其巨大威力和計算能力。

量子計算起源於一類好奇心驅動的思維模式，在近二十年當中有了一個十分堅實的進展和效果，有很多業界專家表示量子計算在短期內還將是一種基礎研究，沒有立即可操作的實際應用。[返回頻道首頁]

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