近些年來(lái)可謂是大出風(fēng)頭，不管是科普作品還是娛樂(lè)的游戲和影視作品當(dāng)中，總是出現(xiàn)量子力學(xué)的相關(guān)話題，以至于創(chuàng)造出了“遇事不決，量子力學(xué)”的調(diào)侃，這也讓量子計(jì)算機(jī)這種新型計(jì)算機(jī)蒙上了一層神秘的面紗，有人甚至說(shuō)它還能改變世界？相較于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，它的厲害之處在哪里？簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，如果有人能夠制造出通用化的量子計(jì)算機(jī)，那么當(dāng)今世界上所有的密碼都會(huì)在極短的時(shí)間內(nèi)被破解，這種計(jì)算機(jī)在特定領(lǐng)域的計(jì)算能力能夠超越傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)數(shù)千萬(wàn)倍

在計(jì)算時(shí)使用到的基本單位是電路當(dāng)中的晶體管，這些單位起到的作用相當(dāng)于一個(gè)小小的開關(guān)，通過(guò)開或者關(guān)的狀態(tài)來(lái)表達(dá)1和0，這就是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域最小的單位比特，為了提升芯片的計(jì)算能力，就要在面積不變的情況下縮小晶體管的大小，這樣就能在一塊同樣大小的芯片內(nèi)部塞進(jìn)去更多晶體管，并且也有人成功做到了這一點(diǎn)，然而當(dāng)芯片制程突破極限，達(dá)到數(shù)個(gè)納米后，這塊芯片不僅沒(méi)有獲得極強(qiáng)的運(yùn)算能力，反而根本無(wú)法運(yùn)用了。這就是因?yàn)樵谶@樣的原子尺度上，電子流難以得到可靠的控制，會(huì)不受控的跳到晶體管之外導(dǎo)致失效，這種效應(yīng)被稱之為量子隧穿，在量子領(lǐng)域內(nèi)，傳統(tǒng)物理學(xué)不再適用，因此利用其原理進(jìn)行計(jì)算的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)就會(huì)無(wú)法發(fā)揮作用，這時(shí)就需要研發(fā)量子計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)一步提升其運(yùn)算能力。

在運(yùn)算過(guò)程當(dāng)中用于儲(chǔ)存信息的單位被稱作量子比特，由于量子的疊加態(tài)特性，因此量子比特不僅可以表示0或者1，還可以同時(shí)表示0和1，這樣一來(lái)在表達(dá)和計(jì)算相同信息時(shí)，量子計(jì)算機(jī)的量子比特利用率會(huì)更高，而這還不是最令人感到興奮的特性，除此之外量子比特還具有另一個(gè)讓人難以相信的特性，那就是其可以處于量子糾纏態(tài)，兩個(gè)處于糾纏態(tài)的量子的其中一個(gè)發(fā)生變化，就會(huì)立刻反映在另一個(gè)與其相關(guān)的量子比特上，無(wú)論雙方之間的距離有多遠(yuǎn)，因此只需要觀測(cè)其中一個(gè)的狀態(tài)，使用者就能立刻了解到另一個(gè)的狀態(tài)。?因此在量子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算過(guò)程當(dāng)中，可以使用量子門使其處于糾纏態(tài)，并設(shè)法操縱各個(gè)狀態(tài)出現(xiàn)的可能性，這意味著量子計(jì)算機(jī)能夠同時(shí)進(jìn)行多組不同的運(yùn)算，此外，國(guó)內(nèi)科研人員自主研發(fā)的量子計(jì)算機(jī)九章的運(yùn)算速度比谷歌的懸鈴木快了超過(guò)100億倍。

當(dāng)然上述的量子計(jì)算機(jī)還只能在某些特定問(wèn)題的運(yùn)算上實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行，距離真正的通用化還有一段漫長(zhǎng)的研發(fā)之路要走不過(guò)可以保證的是，當(dāng)量子計(jì)算機(jī)真正問(wèn)世之時(shí)，世界必然因此發(fā)生極大的改變，而中國(guó)正在這一領(lǐng)域帶頭前進(jìn)。