导语

量子计算机依靠物质的量子特性，能够比经典计算机更快地执行某些计算，并反过来帮助研究量子物理本身。但要实现同样的量子计算机面临着艰巨的挑战。

2022年诺贝尔物理学奖授予了关于量子信息科学的基础性研究。一百多年前，量子革命为我们带来了晶体管和激光，今天，基于量子信息的新技术正在让我们进入一个新的量子信息时代。但到底什么是量子？什么是量子纠缠？量子计算和量子通信可以做什么？量子的世界常常让人感觉神秘而晦涩，为了帮助更多人领略量子世界的魅力，一个名为 The Quantum Atlas 的项目以图文并茂的方式，系统地介绍量子世界的基本概念。集智俱乐部对这些概念进行了翻译，希望可以为大家提供一张粗略的量子世界地图。

关键词：量子计算

The Quantum Atlas | 来源

黄泽豪 | 译者

邓一雪 | 编辑

论文标题：

Interconnectedness and (in)coherence as a signature of conspiracy worldviews

论文地址：

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abq3668

Q：量子计算机能做什么？

计算机深入现代生活，成为我们不可或缺的延伸。它们是我们的会计师、助手、娱乐工具——它们甚至会追踪我们的记忆。

研究人员希望在几年内创造出一种全新的计算机——一种实用的量子计算机——它能够解决那些你的新笔记本电脑解决起来跟奶酪磨碎机一样束手无策的问题。

图1. 对于某些任务，量子计算机将使现代计算机过时。

我们所说的是一些什么样的问题呢？科学家们已经开发出了一些杀手级应用，但在大多数情况下，还没有人清楚地了解量子计算机的全部能力。

自20世纪90年代中期以来，量子计算机最受关注的应用是被称为因数分解*的数学问题：量子计算机可以比普通计算机更快地进行大数分解。这听起来没什么大不了的，但我们的数字安全性在很大程度上是基于这样一种观点，即分解大数是困难的，也就是说，我们通常认为计算机需要很长时间才能完成它。量子计算机挑战了这一假设，可能会破解我们在互联网上传输数据时最常使用的加密方法。

*注释：因数分解是乘法的逆运算。很容易看出7×3等于21，但要从21开始并找出这些因数就比较困难了。随着数字越来越大，因数分解就变得越来越困难。

图2. 量子计算有如此多的前景，以至于很难推测它的极限在哪里。重要的是要明白，量子计算机将在哪里找到自己的生态位仍是一个悬而未决的问题。可能在药物开发和物流优化方面具有潜在应用，但我们仍处于这场计算机革命的早期阶段。

量子计算机还为一些特定问题提供了适度的加速，比如在数据库中搜索某个特殊条目。对于希望筛选大量信息的公司来说，这个应用特别有吸引力，但其节省的时间不会像因数分解那样具有破坏性。

对于许多科学家来说，最令人兴奋的量子计算应用，是有机会以之前不可能的方式研究量子物理本身。就像普通计算机可以模拟火箭飞行、黑洞和台球进洞等日常物理一样，量子计算机将能够模拟量子物理。这听起来可能没有那么有趣，但这是一个困扰当今最好的超级计算机的问题，这也是量子计算机所擅长的。它可以帮助我们开发新材料，更好地理解自然的最小组成部分。