關於量子電腦你需要從專家那裡了解的 3 件事

想像一下量子計算機。您是否想像過一台普通的計算機，但有更好的東西？如果是這樣，那將是一個錯誤，因為量子電腦有著本質上的不同。它們依賴其組成部分之間發生的奇特量子現象（稱為量子位元），但它們奇怪的性質經常引起神話和誤解。哈佛大學量子運算專家 Shayan Majidi，主要作者 量子電腦的創建在這裡讓您了解最新情況。

1. 量子計算機已經存在

我剛剛坐飛機，另一位乘客問我：「我們什麼時候才能真正擁有量子電腦？」但它們確實存在，而且我們每天都在使用它們！它們被世界各地的科學家所使用，有些公司甚至將它們公開，以便人們坐在自己的家中就可以存取和使用量子電腦。

話雖這麼說，量子電腦還不像大語言模型那樣，你只需打開筆記型電腦並一直使用它。這些仍然是更專業的設備，人們使用它們的方式也不同。致力於改進量子電腦的實驗人員每天都在研究它們。事實上，許多研究人員正在使用量子電腦來創建未來大規模量子電腦的建構模組。或者我們用它們來研究非常基本的科學問題。

我們正處於演示如何使用量子電腦完成傳統電腦無法完成的事情的浪潮的頂峰。如果在五到十年內我指導的學生只是定期透過雲端存取量子電腦並且一直進行類似的實驗，我不會感到驚訝。

2. 量子計算機不會簡化任何計算。

這裡的誤解是量子電腦只會變得更好更快，它們將使經典電腦過時。但量子電腦總體上並不是更快——相反，我喜歡將它們描述為不同的、具有不同功能的電腦。這意味著它們只能為非常具體的任務提供顯著的加速。

此類問題的兩個眾所周知的例子是比任何已知經典演算法更快地分解大數，這對於破解加密非常重要，以及更快地搜尋非結構化資料。此外，還有諸如量子系統建模、取樣問題、某些最佳化問題以及非常具體的假設下的一些線性代數問題等問題。

因此，量子電腦的優勢不在於純粹的速度，而在於精心設計的量子演算法。這些演算法使用疊加、干涉、糾纏——所有這些本質上都是量子效應，它們的使用適用於非常狹窄的一類問題。

但除了這些情況之外，例如網頁瀏覽、發送簡訊、遊戲，量子電腦無法提供筆記型電腦無法提供的任何好處。我們認為有一類問題在量子上是簡單的，在經典上是複雜的，這些問題是我們希望用量子電腦來解決的。經典簡單的已經是經典簡單的了，所以我們不要使用我們的量子電腦來處理它們，這只會浪費大量的時間和資源。

3. 量子計算機並不等同於許多同時運作的經典計算機。

我發現人們經常想像量子電腦同時執行所有計算，因為它們的量子位元可以進入特殊的疊加態，這就是為什麼它們通常更強大。疊加態意味著量子位元同時以零和一的組合存在。如果你有 n 量子位，它們的量子態將由指數數或 2 來描述ⁿ 參數。但是無限並行性的神話被消除了，因為您實際上無法讀取這些資訊。您實際上無法閱讀指數級數量的答案。當你去測量量子位元的狀態時，它就會崩潰為一個普通的經典值。

所以真實的故事要微妙得多。量子電腦可以提供許多答案，我們正在開發演算法來放大正確的答案並抑制錯誤的答案。真正好的演算法會考慮所有這些重疊的變化，並確保最終的測量產生正確的答案。