類比電腦的興起，任何人都能使用量子計(jì)算機(jī)的時(shí)代正在到來

進(jìn)入量子

經(jīng)典計(jì)算，即現(xiàn)在為計(jì)算機(jī)提供動(dòng)力的計(jì)算類型，與人類的計(jì)算方式類似。它將所有計(jì)算都分解為二進(jìn)制的數(shù)字0和1。現(xiàn)在，我們的計(jì)算機(jī)使用比特（二進(jìn)制位數(shù)），因?yàn)樗鼈円子诳刂疲蛊涮幱陂_啟或關(guān)閉位置。

量子計(jì)算則基于宇宙的計(jì)算方式，它包含了所有經(jīng)典計(jì)算，但也包含了一些來自量子物理學(xué)的新概念。

量子計(jì)算不是經(jīng)典計(jì)算的比特，而是具有量子比特。然而，量子計(jì)算的結(jié)果與經(jīng)典計(jì)算的結(jié)果完全相同：多比特。

不同之處在于，在計(jì)算過程中，計(jì)算機(jī)可以通過比特以更多方式操縱量子比特。它可以將量子比特置于狀態(tài)的疊加中并使它們糾纏在一起。

量子疊加和量子糾纏都是大多數(shù)人不熟悉的量子力學(xué)概念。疊加大致意味著量子位可以是0和1的混合。糾纏表示量子位之間的相關(guān)性。當(dāng)測量一對糾纏量子位中的一個(gè)時(shí)，它會(huì)立即顯示你測量其伙伴時(shí)將獲得的值。這就是愛因斯坦所說的“遠(yuǎn)距離的幽靈行動(dòng)”。

完整描述量子力學(xué)所需的數(shù)學(xué)知識(shí)令人生畏，而這些是設(shè)計(jì)和構(gòu)建量子計(jì)算機(jī)所必需的。但是，理解量子計(jì)算和開始設(shè)計(jì)量子電路所需的數(shù)學(xué)知識(shí)要少得多，高中代數(shù)是唯一的要求。

人人使用量子計(jì)算

量子計(jì)算機(jī)才剛剛開始建造，它們是大型機(jī)器，有些不可靠，也還不特別強(qiáng)大。

他們將用于做什么？量子計(jì)算在密碼學(xué)中具有重要的應(yīng)用。1994年，麻省理工學(xué)院的數(shù)學(xué)家Peter Shor表示，如果能夠建造量子計(jì)算機(jī)，他們就能夠破解當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)加密方法。這促使構(gòu)建了可以應(yīng)對量子攻擊的數(shù)據(jù)加密新方法，開啟了后量子加密時(shí)代。

看起來量子計(jì)算可能會(huì)對化學(xué)產(chǎn)生巨大影響。經(jīng)典計(jì)算機(jī)難以模擬某些反應(yīng)，化學(xué)家們希望量子計(jì)算機(jī)能夠有效地模擬這些量子現(xiàn)象。

我認(rèn)為推測未來50年大多數(shù)人將使用量子計(jì)算機(jī)做什么意義不大。當(dāng)量子計(jì)算成為任何人都可以在自己家中使用的東西時(shí)，可能會(huì)更有意義。

答案是這已經(jīng)成為可能了。2016年，IBM在云中添加了一臺(tái)小型量子計(jì)算機(jī)。任何有互聯(lián)網(wǎng)連接的人都可以在這臺(tái)計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)和運(yùn)行自己的量子電路。量子電路是執(zhí)行量子計(jì)算的一系列基本步驟。

IBM的量子計(jì)算機(jī)不僅可以免費(fèi)使用，而且這種量子計(jì)算機(jī)具有簡單的圖形界面。它是一臺(tái)小型，不是非常強(qiáng)大的機(jī)器，就像第一臺(tái)家用電腦一樣，但愛好者可以開始嘗試。這種轉(zhuǎn)變已經(jīng)開始。

人類正在進(jìn)入一個(gè)直接學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)量子計(jì)算的時(shí)代。與第一臺(tái)家用電腦一樣，可能還不清楚量子計(jì)算機(jī)是否存在需要解決的問題，但隨著人們的使用，我認(rèn)為人們會(huì)發(fā)現(xiàn)他們需要更多高性能和更多功能。這將為我們尚未想象的新應(yīng)用開辟道路。

本文作者Chris Bernhardt是《量子計(jì)算為每個(gè)人》的作者，也是費(fèi)爾菲爾德大學(xué)數(shù)學(xué)教授。

雷鋒網(wǎng)編譯，via singularityhub

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