以下是你真正需要知道的关于量子计算的事情

　　每隔一段时间，就会出现一种潜力巨大的技术，人们似乎无法停止谈论它。这是有趣和令人兴奋的，但它也可能令人困惑。并不是所有发表意见的人都真正知道自己在说什么，而且，当不和谐的声音增加到大声咆哮时，很难知道该相信什么。

　　我们正开始用量子计算达到这一点。听着其中的一些，你会想象有一天你会漫步到当地的苹果商店去买一台。其他人会告诉你，这些邪恶的机器将扼杀加密，使全球商业戛然而止。这些都不是真的。

　　但事实是，量子计算不仅具有几乎难以想象的强大功能，而且与我们以前见过的任何东西都完全不同。你不会用量子计算机写电子邮件或播放视频，但这项技术将在未来十年或二十年对我们的生活产生重大影响。所以这里有一个基本的指南，告诉你你真正需要知道什么。

　　任何专家都会告诉你，量子计算使用叠加和纠缠等量子效应进行计算，而不像数字计算机使用一串1和0。然而，量子效应是如此令人困惑，以至于伟大的物理学家理查德·费曼(Richard Feynman)曾经说过，没有人真正理解它们，即使是像他这样的世界级专家。

　　所以，除了量子效应，我们可以把量子计算看作是一台在三维空间工作的机器，而不是像数字计算机那样在二维空间工作的机器。这样做的好处应该是显而易见的，因为你可以把更多的东西放入三维空间，而不是二维空间，所以量子计算机可以处理比我们习惯的复杂得多的东西。

　　另一个额外的好处是，我们生活在三维空间中，所以量子计算机可以模拟我们每天处理的系统，比如材料和生物有机体中的系统。数字计算机在某种程度上可以做到这一点，但在将数据从三维世界转换为二维世界时，总会丢失一些信息，从而导致问题。

　　我想强调的是，这并不是对量子计算机真正工作方式的准确描述，但它已经足够接近，可以让你了解为什么它们如此不同，而且可能如此有用。

　　每个人都会犯错，机器也一样。当你想到一台计算机所做的数十亿次计算时，你就会明白，即使是一个无限小的错误率也会导致很多问题。这就是为什么计算机在代码中内置了纠错机制来捕捉错误并纠正它们。

　　对于量子计算机来说，问题要棘手得多，因为它们与亚原子粒子一起工作，而这些系统很难保持稳定。这就是为什么量子芯片需要保持在绝对零度的几分之一。即使是稍微高一点，系统也会“退相干”，我们将无法理解任何事情。

　　这也导致了另一个问题。因为量子计算机很容易出错，所以我们需要大量的量子比特(或量子位)来执行每个量子位的逻辑功能。事实上，以今天的技术，我们需要超过一千个物理量子位(机器中的那种)才能可靠地执行一个逻辑功能。

　　这就是为什么大多数关于量子计算会摧毁加密和摧毁金融体系的担忧大多是没有根据的。目前最先进的量子计算机只有大约50个量子比特，远远不足以破解任何东西。我们可能会在十年左右的时间里拥有如此强大的机器，但到那时量子安全加密应该相当普遍。

　　因为量子计算机是如此不同，我们很难让它们高效地完成我们使用传统计算机完成的任务，因为它们必须有效地将二维数字问题转化为三维量子世界。纠错问题只会使问题更加复杂。

　　然而，也有一些问题是它们最适合解决的。一种是模拟量子系统，比如分子和生物系统，这对化学家、材料科学家和医学研究人员来说是非常有价值的。另一个有前景的领域是用于金融行业和帮助管理复杂物流的大型优化问题。

　　然而，了解这些问题的人对量子计算知之甚少。在大多数情况下，他们以前从未见过量子计算机，并且很难从它们生成的数据中理解。因此，他们将不得不花几年时间与量子科学家合作，弄清楚这个问题，然后再花几年时间向能够构建产品和服务的工程师解释他们所学到的东西。

　　我们倾向于认为创新是一个单一的事件。现实是，这是一个发现、设计和改造的漫长过程。我们已经很好地进入了量子计算的工程阶段——我们有相当强大的机器可以工作——但转型阶段才刚刚开始。

　　量子计算引起如此多兴奋的原因之一是摩尔定律即将终结。数字革命是由我们在硅片上塞入更多晶体管的能力推动的，所以一旦我们不能再这样做了，一个关键的进步途径将不再可行。

　　因此，许多人认为量子计算将简单地取代数字计算。它不会。如上所述，量子计算机与我们习惯的计算机有着根本的不同。它们使用不同的逻辑，需要不同的计算语言和算法方法，适合不同的任务。

　　这意味着量子计算机的重大影响在十年或更长时间内不会出现。这一点也不奇怪。例如，尽管苹果公司在1984年就推出了麦金塔电脑，但直到90年代末，生产率才有了明显的提高。一个生态系统围绕一项技术发展并产生重大影响是需要时间的。

　　然而，最重要的是要明白，量子时代将开辟新的可能性世界，使我们能够管理几乎不可想象的复杂性，重塑物理世界。在很多方面，我们才刚刚开始。