外行也看得懂！了解量子计算的奇迹

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图源：theconversation
量子——我相信正在阅读本文的你一定在相当长的一段时间里听说过这个词及其派生词：量子密码学，量子互联网，量子电动力学等等，尤其是自Google宣布推出Quantum Supremacy打造其54量子位处理器Sycamore ，以及Google ， IBM ， D-Wave ， Rigetti等几大巨头之间的量子战争开始以来更甚。
说到量子计算技术，虽然已经发展了数十年，但其主要是在2016年IBM通过IBM云将其5量子位的量子计算机开源之后，才引起年轻研究人员及新兴初创公司的注意。

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起源概览
一个多世纪以来，量子物理学无数次地困扰着人类。好奇心驱使着人类探索和理解自然现象的冲动。随着理论物理学家进行思想实验并将该学科的研究进程从经典转变为现代后，用实验证明理论正确性的需求突显出来。
物理学家开始感到有必要进行极其复杂的计，设计大型实验设备（如大型强子对撞机（LHC））以实现非凡的精度，并在有限的时间内可持续地模拟“零误差”精度的自然和物理范例。多样的情况对更强大的计算能力提出了极高的要求。
此外，无法解释的自然之谜促使20世纪的一些精英科学家，如保罗·贝尼奥夫，理查德·费曼和尤里·马宁不断思考，并逐渐理解了基于量子力学的计算机所具有的强大影响力，由此物理学家和工程师齐心协力开始创建量子计算机。
后来，这个想法流行开来，不仅是物理学家，化学，制药，生物学，金融，互联网，人工智能，网络安全等几乎各个领域的知识分子也开始探索量子计算的奇迹，这些奇迹可能会在不久的将来应用到他们的工作中。
它也会进入到我们的生活中吗？没错，教育！麻省理工大学（MIT），滑铁卢大学等大学以及EDx ， Coursera等知名在线教育网站开始提供量子计算（QC）领域的课程和基于概念/应用程序的衍生课程。

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将量子计算领域形象化
看到这里，或许你会想要了解一些技术知识。接下来，我们将深入研究该领域的基础。
1. 量子叠加
你肯定听说过薛定谔的猫，这就是量子叠加。

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图源：unsplash
如果周围有硬币，那么抛掷一次。像往常一样，你需要等到它掉下来，对不对？但是在该主题下，只需当它在空中飞舞时观察它即可。此时它是正面还是反面呢？
直到它掉下来之前，它既是正面也是反面。这就是量子叠加。以不同比例在同一时间处于多种状态！自然就是这样运作的。
另一个小例子——

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不考虑重力，浮力，空气阻力以及现在能想到的任何力。考虑理想情况。
现在想象一个在两个垂直相对的点A和B之间振荡的单摆。该单摆由其所处位置定义。除非（在物理意义上“观察到”）它在两个点中的任意一点停止，否则在可变的时间点其都可以由30％A和70％B；50%A和50%B；75%A和25%B；86.1%A和13.9%B等无限组合来定义。这就是我在上一个示例中提到的“不同比例” 。
类似于传统计算机中的“bits（比特）” ，量子计算机基于“Qubits（量子比特）” 。显然，它们是遵循量子叠加原理的比特：同时为0和1 。