7 |
从比特到量子比特 量子计算简介
作者：Sylvie Barak，贸泽电子专稿
量子计算正成为科技领域新的前沿。
虽然关于人工智能 (AI) 的话题持续
占据着新闻头条，但在幕后，各国都
在向量子研究投入巨额资金，旨在
让自己成为领先的量子超级大国。
费曼在1982年提出了量子计算，这
是一种将量子力学与传统计算相结
合的革命性方法。费曼的灵感来自
于对量子行为进行模拟时遇到的挑
战，这远远超出了经典计算机的能
力。要想计算多粒子体系中的概率，
这种计算的复杂度是指数级的， 传
统系统很难完成，但通过量子计算却
可以实现，这就为该领域的开创性研
究和雄心勃勃的愿景奠定了基础。
什么是量子?
"量子"这个词听起来有点不明觉厉，但
它却深深植根于物理学领域。"量子"是
什么意思？ 从本质上讲，这个术语起源
于量子力学，这门学科是物理学的一个
专门分支，它从原子或亚原子的尺度研
究自然行为。我们在日常生活中观察到
的物理现象受到经典力学的支配，而亚
原子世界则不然，它遵循着一种不同的
规律。在这里，量子化、纠缠、测不准原
理和波粒二象性等现象开始发挥作用。
从历史上看，量子领域之旅始于普朗
克和爱因斯坦等杰出人物，他们是
这一领域的奠基人。他们的革命性
思想经过狄拉克、希尔伯特、冯·诺
伊曼和赫尔曼·外尔等科学家进一
步完善，引入了"状态向量"的概念，
用来表示被称为希尔伯特空间的数
学结构中的量子系统中的状态。
在我们讨论量子计算的背景下，掌
握这些基本概念至关重要。量子力
学不仅重塑了我们在亚原子尺度
上对宇宙的理解，而且也是我们正
在研究的量子计算机的基石。
为什么是量子?
量子计算的起源可以追溯到20
世纪20年代薛定谔、爱因斯坦和
海森堡等传奇物理学家之间的讨
论。然而，真正的发展势头始于20
世纪80年代，并在2014年前后实
现了重大进展，引来无数投资。
量子计算的魅力在于它的开创性。与
许多经常被夸大的技术进步不同，量
子计算真正代表了一个巨大的转变。
它不仅仅是一个新的大事件；它有望
以难以想象的方式重塑我们的世界。
经典计算的局限性，是量子计算研究得
到追捧的迫切原因。随着设备不断缩
小，量子效应对电子信号的干扰正日益
成为迫在眉睫的威胁。而量子计算则提
供了一种解决方案，即使在经典计算
达到极限时，它也有望维持技术进步。
