量子计算和心灵运输

这样的哲学讨论也许看上去是完全不切实际的，在我们的世界上没有任何 实际应用。与多少天使能在大头针的钉帽上跳舞的争论不同的是，量子物理似 乎是在争论一个电子能同时处在多少位置。

然而，这些不是象牙塔式的学院中的没有价值的空想。终有一天它们会有 最实际的应用，能推动世界经济的发展。终有一天整个国家的财富将依赖薛定谔猫的奥妙。

在那个时候，也许我们的计算机将在平行宇宙中计算。

几乎我们 所有计算机的基础结构都建立在硅晶体管的基础上。摩尔（Moore)定律说，每 18个月计算机的能力增加一倍，因为我们能通过紫外辐射线在硅片上蚀刻越来 越小的晶体管。尽管摩尔（Moore)定律使技术前景发生了革命，但不能永远继 续下去。*的CPU芯片一层有20个原子。在15至20年内，芯片的精度将 达到每层5个原子。在这样难以想象的小距离上，我们不得不放弃牛顿力学，

不 得不采用以海森堡测不准原理为主导的量子力学。结果我们不再精确地知道电 子在什么地方。这意昧着当电子跑到绝缘体和半导体之外，而不是停留在它们 之内时短路将会发生。

在将来，在硅片上进行蚀刻将达到一个极限。硅的时代将很快结束。也许 它将引来一个量子时代。硅谷（Silicon Valley)的兴旺将不再存在。有一天我们 也许不得不靠原子进行计算，需要引进新的计算体系结构。今天的计算机是根 据二进制系统，即每个数不是0就是1。然而原子的旋转可以同时指向上、下或 侧面。计算机的位数(0或1 )可能被“区比特(qubit)”（0和1之间的任何数）代 替，使量子计算比普通计算要强大得多。

例如，一台量子计算机有可能动摇国际安全的基础。今天，大银行、跨国公 司和工业国将他们的秘密用计算机逻辑编成密码。很多密码是根据将一个巨大 的数分解为因数。例如，普通计算机分解一个100位的数需要几百年。但是对 于量子计算机来说，

这样的计算就轻而易举。它们能够破解世界各个国家的 密码。

量子计算机的基本工作原理如下:将一系列原子对齐，它们的旋转在磁场作 用下指向一个方向。然后将一个激光束打到它们上面，这样当激光束从原子反 射出去时，很多原子的旋转（方向）就翻倒了。通过测量反射的激光就可以记录 光离开原子散射的复杂的数学运算。如果按照费曼的方法利用量子理论计算这 个过程，必须将在所有可能方向旋转的原子的所有可能的位置加在一起。甚至 一个简单的量子计算也需要几分之一秒的时间，在普通计算机上进行这样的计 算，无论花费多少时间都几乎是不可能的。

在原则上，正如牛津大学的大卫•多伊克（David Deutch)强调的，这意味着 当我们使用量子计算机时，我们不得不将所有可能的平行宇宙加在一起。尽管 我们不能直接与这些平行宇宙接触，量子计算机可以利用在平行宇宙中的旋转 状态来计算它们。（虽然在我们的卧室里我们不再与其他宇宙相干，但是量子 计算机中的原子，由于结构决定，却是和谐一致地振动的。）

尽管量子计算机的潜力确实是令人惊愕的，然而实际面临的问题也是非常 多的。目前在量子计算机中所用的原子数量的世界记录是7个原子。现在在量 子计算机上最多只能做到3乘5等于15，几乎不能给人什么深刻的印象。即便 是要想让量子计算机与一台普通的膝上型电脑匹敌，也需要几百个，也许几百万 个原子相干振动。因为甚至与一个空气分子碰撞都可能使原子去相干，因此必 须有极其清洁的条件将量子计算机的原子与环境隔离。（要建造一台计算速度 超过现代计算机的量子计算机需要几十亿个原子，因此量子计算仍然是几十年 后的事情。）

原文发布时间为：2017-05-11
本文作者：宇宙小百科
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