量子计算机
去年秋天，谷歌宣称自己首次实现了量子优越性。如果你觉得听起来太抽象，或许和自己这样的普通用户没什么关系，那你真的需要读完这篇文章再重新考虑一下自己的回答。用日常一些的话来说，其实就是谷歌使用特殊的量子计算机成功解决了目前最强的超级计算机也无法解决的问题。这样是不是听起来厉害多了，你说呢？
除此之外，它和数据的安全性也有直接的关联。毕竟，数字世界中大多数的保护方法都并非以”不可破解”为目标，而是实现了”在有限合理的时间内无法破解”。那接下来，就让我们看看谷歌创造的到底是什么新玩意儿，而我们又是否应该担心网络犯罪分子有一天会利用它侵入我们的生活。
量子计算机
量子计算机和我们如今使用的传统晶体管计算机的主要区别在于处理数据的方式。我们所熟悉的这些设备，无论是智能手机、电脑还是深蓝国际象棋超级计算机，都是以bits”位”这个最小单位进行存储的，一个位只能取0或1的值。
说得更形象一些，也可以把它想成是一个灯泡，只有亮（1）或不亮（0）两个状态。计算机磁盘上存储的一个文件就是一组灯泡，其中一部分亮着灯，一部分关着。当你有一大堆灯泡的时候，就能对信息进行编码，传递出”爱因斯坦在这里”的信息或呈现蒙娜丽莎的画像。
然而在解决问题时，非零即一只有两态的设备就要不断地打开或关闭这些灯泡，持续不断地写入和擦除中间计算的结果，避免阻塞内存。这一过程需要一定的时间，当任务非常复杂时，计算机就要花上相当长的时间进行”思考”。
但量子计算机就不一样了，它使用量子位（量子比特）来存储处理数据。量子比特不仅有”开”和”关”这两个状态，还能处在中间过渡态或者同时既开又关的叠加状态。如果继续用灯泡来类比，那么量子比特像是一盏灯，哪怕你关掉它，它还会继续闪烁。也可以说它像是薛定谔的猫，即活着又死去了。
在量子计算机中，处于开关叠加态的灯泡为计算节省了大量的时间。因此，在解决复杂问题时，它的处理速度会比目前最强的经典计算机快得多。谷歌表示其量子计算机Sycamore只用了3分钟左右就解决了普通超级计算机得用一万年才能解开的问题！”量子优越性”这个词就来源于此。
现实生活中的量子计算机
我们已经明确了量子计算机能够相当高效地解决复杂问题，那为什么晶体管计算机的时代还没有结束呢？因为量子技术还是一项非常新的技术，”闪烁灯泡”的状态非常不稳定，应用到系统中需要更多的量子比特，也就更难维持其稳定性。进行复杂计算的可操作性主要取决于量子比特的数量，如果你只有两个灯泡，就算再高端也画不出蒙娜丽莎。
当然，这不是阻挡量子计算机取代前辈进入市场的唯一原因。他们处理信息的方式从本质上就不一样，也就表示必须从头为量子计算机开发软件。你不可能直接安装Windows系统，必须要有一套全新的量子操作系统以及适配的量子应用程序。
尽管科学家和科技巨头都开始涉足这一领域，但目前量子计算机的工作方式还是像外接硬盘一样，连到普通的计算机上，通过它来控制操作。现在量子计算机的应用场景有限，主要用于解决一些特定问题，如建立氢原子模型和搜索数据库。虽然它的能力极强，但你还是没可能在现阶段用量子计算机上网看滑板猫的视频。
大多数人坚信未来属于量子计算。第一台量子计算机早在1999年就已经上市。如今，像谷歌、霍尼韦尔、IBM、东芝、阿里巴巴和百度这样的大型企业都进入这一领域大量投资，IBM甚至已经让客户云访问其量子计算机。在2019年，俄罗斯政府也开始对量子技术表现出兴趣。
但我们还是要指出，谷歌使用量子计算机解决的问题并没有任何实用价值，只是展示了量子计算的能力。同时，由于这个问题相当复杂并不日常，与普通用户没什么必要联系，我们就不打算再深入挖掘它背后的故事。如果你想要了解更多细节，可以看一看谷歌的报告。
顺便一提，也不是所有人都认同谷歌说超级计算机要花一万年解决问题的表述。像IBM就说，哪怕不能在3分钟之内解决同样的任务，但超级计算机也用不了48小时就能完成它了。不过，即便不是数学家应该也能注意到这两种时间的巨大差异，对吧。
量子计算机（暂时还）不会构成威胁
如你所见，目前阶段量子计算机更像是科学家的玩具，而不是消费级的产品或黑客的工具。但这并不表示它在未来依然不实用（不构成威胁），至少数据安全专家已经开始未雨绸缪，研究可用的保护计划了。下次有机会我们来详细聊聊这个话题。
提示