量子力學？量子計算機？秒殺傳統計算機的能力從何而來？
今年，“量子力學”成了一個非常熱門的話題，那麼，你知道什麼是量子力學嗎？量子力學和女朋友的最大區別在於兩者都很難懂，但量子力學不會一直追問你爲什麼不懂它，因爲沒人敢說自己懂它。如果覺得自己很笨，那麼就應該去自學一下量子力學，只有這樣咱們才能和聰明人站在同一條起跑線上。且不說量子力學到底研究了個什麼神奇的理論，單說“量子”這個詞就挺難解釋清楚的。
有個略有名氣的思想家莊子曾說過，一尺之間，日去其半，萬事不竭。如果按照這種宇宙觀，那就沒完沒了，原子切開是質子，質子切開是夸克，夸克再切開又是個什麼玩意兒？光是起名字都能水好幾篇博士論文了。而在叛逆的量子力學裡邊，如果物質不是無限分割的，切到一定程度就再也切不開了，這不就能解決切起來沒完沒了的問題了嗎？那咱們的宇宙萬物就是由這種再也切不開的最基本單位的物質組成的。
比如你個頭高點，有28萬個這樣的基本單位這麼高，它稍矮一點也有2個這樣的基本單位高吧，這種基本單位的尺寸是固定的，用它們就能衡量宇宙所有物質，那這種基本單位就可以被稱之爲“量”。僅僅說“量”有點突兀，一般咱們都會加個助詞，什麼桌子、椅子、牆子、牛子、腿肚子、眼，柱子，這個基本單位於是就被稱爲“量子”，那描述他們的理論自然就是“量子力學”了。
接觸量子力學第一個顛覆世界觀的東西就是這個“量子”了。之前咱們都認爲宇宙是連續的，一個東西從8釐米增長到14釐米，它必然是經過中間6釐米的每一個點，8.01，8.02，8.0201，8.0202...反正無論後面有多少位的小數，在這個增長的過程中，總有一個時間點的長度是那個數值，這不僅聽起來合情合理，在我們現實中感覺到的也確實是這樣，對吧？
但要是用量子來看，它就像是從8釐米直接變成9釐米，中間的長度是不存在的。宏觀上我們自然看不到這種突變，因爲這個最基本單位的長度也就只有10-33平方釐米左右，一般人是看不到的。當然，我們要是有科技能從微觀視角去觀察，縮小的微觀尺度就看到令人震驚的現象，那就是任何東西的長度變化都是“一躥一躥”的突變，是固定單位長度增長的，那就不再連續了。簡單說就是，微觀視角才能看到細微的變化，而宏觀上的連續只是突變的長度太短了，我們肉眼看不到罷了。
手機屏幕上連續完整絲滑的大白腿在你湊近看的時候，就會發現它就是一對互相不挨着的紅綠藍像素色塊而已。凡有所想，皆是虛妄，兄弟們，因爲量子力學的顛覆性太過驚悚，這就讓很多別有用心的人，假借量子力學之名行斂財之實，任何東西一旦冠名“量子力學”，立馬就擁有了所有解釋權，反正你是聽也聽不懂，學也學不會，人家說意大利麪拌42號混凝土，你可能還在“嘎嘎”吃着稱讚美味。就比如量子計算機，在很多科幻作品裡，這玩意兒就是個終極殺招。
當科幻電影劇情進行到無法逆轉的時候，主人公就可以去求那個全知全能的“量子計算機”，不管是科幻裡的描寫，還是現實中媒體的宣傳，留在大衆印象裡的量子計算機都是一個算力無限高的存在。在當前一些量子計算機的實驗中，這些量子計算機的運行速度都在傳統計算機的萬億倍以上，這豈止是飛躍，這簡直是單細胞生物突變成了愛因斯坦，似乎量子計算機馬上就要替代傳統計算機，人類靠着量子計算機做大做強，再創輝煌，三天之內就能反攻三體星系。
但現實卻不怎麼樂觀，量子計算機到底做了什麼，以至於它跟博爾特一樣快呢？咱們得先搞清楚一個東西，計算機它到底在計算什麼東西？簡單地說，計算機裡的東西無非就是三種，文字、圖片、聲音，爲啥沒視頻呢？因爲視頻就是配了聲音的多張連播圖片，文字更簡單，給每個漢字編碼，然後再把編碼轉碼成“0和1的組合”。圖片也很簡單，每一個像素點的顏色都有對應的編碼，同樣轉碼成0和1的組合。
聲音稍微麻煩一點，但也是把音頻的波峰波谷編碼，最後變成一堆0和1，可見計算機並不是個直男友好的世界，這麼一轉換，計算機世界龐大無比的東西都變成了“0和1”了，不管你看電影，打遊戲，寫字，發圖片，本質上都是一大串“0和1”的計算。傳統計算機的晶體管就是一堆門電路，大家也不用理解“門電路”是啥，它就是通過電路來模擬0和1的計算。CPU裡幾百億晶體管不需要多複雜的操作，只需要按照自己的設計邏輯完成0和1的計算就行了。
要說人類的聰明就在這，僅僅是簡單的一個變化就能模擬宇宙萬物，但人類的不聰明就在這，雖然是把複雜問題簡單化了，但一切都是守恆的，就像得到了錢就會失去痛苦。複雜的問題是簡單了，但就需要規模巨大的運算，要不然也不用幾百億晶體管了不是？那量子計算機難道找到了不用把複雜問題轉化的方案了嗎？當然不是，量子計算機並不只是看起來神秘，畢竟最基本的運算單元是量子比特幣。要說low吧，也確實算不上不可理解的科技，因爲它仍然是把圖片、文字、聲音轉化成“0和1”來處理。
不同的地方在於，傳統計算機用晶體管，電子計算機用量子比特素，就像無論火力發電還是核電都是在燒開水。普通計算機一個比特位只能表示一種狀態，要麼你是個“0”，要麼你是個“1”，如果繼續增加比特位，狀態數量會成倍增長，而量子計算機就明顯高大上了。咱們之前說雙方干涉實驗的時候就說過，量子是有疊加態的，就是說它既是個“0”又是個“1”，這時候增加量子比特位，那狀態數量就是指數增長了。大家知道成倍增長“1”的指數，增長速度是相當恐怖的，每一秒的增長都會是上一秒的一倍，量子計算機的運行速度就是這樣不可思議。
其實反過來想，上萬億倍運行速度的突變，就指數增長這個“數學中的魔鬼”能實現了，量子不僅有疊加態，還有量子糾纏，這樣一個量子比特能表示的狀態就更多了，更進一步提升了量子計算機的運算速度。上面說的就是量子計算機恐怖算力的來源，但具體的原理可就很難講明白了。至於如何實現量子比特幣的運算就更難以理解了。傳統計算機只要開發相應的軟件，它就能實現功能，所以它叫通用計算機。但是量子計算機由於量子力學的特性限制，只是對於特定的問題有上百億倍的速度優勢，而對於一些問題，也就遠不如普通計算機。
就像你讓一個物理學博士幫你治療肚痛肯定是不可行的，所以量子計算機和傳統計算機更多是一種互補關係。特殊問題需要超大規模運算的就交給量子計算機，一般的問題就還是傳統計算機來算。當前的量子計算機只是在最底層運動的量子的特性，其計算機結構仍然被淘汰。馮諾依曼和圖靈兩位大佬設下的框架如果計算機界再來一次徹底的革命，那至少得把整個計算機的結構徹底更換。比如未來世界纔會出現的，生物計算機。好了，小夥伴們對此有何看法？咱們評論區見！