国防科技大学教授刘宇迪为您讲述——
一片“蓝海”：量子计算机的灿烂前景
蓝海，原意是指未知的市场空间，引申为科学的新兴领域。量子计算机，就是一片神秘的“蓝海”。
它是笼罩在经典物理学天空上的一朵乌云，却催开了现代物理学的畅想之花；它是物理学概念中的最小单位，却成就了迄今为止世界上运算速度最快的计算机；它看不见、摸不着，甚至还有些不可理喻，却吸引了无数科学家为之痴迷。
据报道，今年5月，中国科学技术大学成功研制出62比特量子计算原型机“祖冲之号”，宣告全球最大量子比特数的超导量子体系诞生。在此之前，该团队研制的“九章”光量子计算原型机，比现有最强的超级计算机运算速度快一百亿倍。
由于量子计算机的强大算力和对国家安全、社会经济的巨大作用，量子计算机成为各国争相研究的重大课题。
“遇事不决，量子力学”
量子，最小的不可分割的基本物理单位。
在大多数人眼里，量子就是神秘、玄妙的代名词——“遇事不决，量子力学；解释不通，穿越时空。”在人们的日常生活中，当遇到那些无法用常理解释的事情时，常常会“甩锅”给量子力学。
量子，人类对未知力量想象力的“天花板”。在人类所能认识到的宇宙规律里，它似乎已成为神秘且万能的代名词。
说它神秘，是因为它有违常理。在人们的理解中，不管什么物体，在哪里、跑多快，都是确定的、能观测出来的。但在量子的微观世界里，就会显现出它的“不靠谱”：一个量子在某一瞬间可能在这里，也可能在那里，完全随机，“不按常理出牌”。
1935年，奥地利物理学家薛定谔提出了一个著名的思想实验：把一只猫关在一个盒子里，盒子里有毒气瓶，瓶上有一个锤子，锤子由一个放射性原子的电子开关控制。如果原子核衰变，则触动电子开关，释放毒气，猫必死无疑。根据日常经验，猫或者死或者活，只有这两种状态。可是，如果用薛定谔方程描述，只要不揭开盖子，这只猫就一直沉睡在量子的叠加态中，处在既生又死的状态。
在量子面前，世界再也不是那个确定的、客观的、实在的熟悉世界，只有去观测量子，它才会从随机状态坍缩成某种固定状态。这种微观的不确定原理，彻底颠覆了人们的逻辑感知。
事实上，人类对量子的研究，就是在这样的迷惑和不解中走过。100多年里，人类最智慧的头脑都被这个微小粒子所牵动：普朗克、波尔、爱因斯坦、海森堡、薛定谔、波恩、泡利、狄拉克……对于量子，科学家们有的嘲讽、有的怀疑，有的笃定。物理学家理查德·费曼曾感慨：“谁要是说他理解了量子力学，那就表明他还没理解。”但无论人们理解、支持与否，科学就是科学，量子还是量子。
在科学面前，人类是渺小的。哪怕再智慧的头脑，也会有困惑。对于量子，爱因斯坦曾抛出世人皆知的那句话：“上帝是不掷骰子的。”波尔却反击道：“你没法告诉上帝该做什么。”
那么“上帝”到底该做什么？或许，他也正处在“掷与不掷骰子”的叠加态。又或者，这个问题，只能交给量子力学来回答。毕竟，“遇事不决，量子力学”。
“路转溪桥忽见”
智者总能在时代浪潮中立起驶向未来的桅杆。
“人类应该考虑量子计算机了！”1982年，加州理工学院的一场报告会上，物理学家费曼提出了这一简直是“天方夜谭”的论断。当时，个人电脑的概念才刚刚问世，普及大众还要再等10年。
然而，随着计算机元器件越做越小、集成度越来越高、速度越来越快，人们在经历最佳算力的狂欢之后，才最终发现：当初的“天方夜谭”是对的——万物总有极限，元件的大小不可能一小再小。也许到2025年，传统计算机的速度提升之路将会走到尽头。
是时候走上30多年前费曼指出的那条路了。
宛如一程崎岖的山路，当经典物理看似走到尽头时，是量子理论在转弯处将人们引上现代物理学的大道。同样，当传统计算机遭遇算力“天花板”时，又是量子计算机让人们“路转溪桥忽见”。
如果说经典计算机是“蜡烛”，量子计算机就是“电灯”，二者都是为了发光，但点亮方式完全不同、照亮范围也有区别。即使你不断地改良蜡烛，也不可能成为电灯。而这只“电灯”刚一问世，就发出了远超“蜡烛”的光芒。
