如果用量子计算机解决这个问题，就简单多了 。刚刚我们说过，量子比特的存储，所有可能的数字，都是叠加在一起存储的 。那么从 1 到 1024，其实就只是一组量子比特而已 。也就是说，只需要一次计算，量子计算机就同时把所有的可能都考虑进去了 。它可以一次性地找到那根连通的电线 。一次计算，量子计算机就通过并行计算，实现了 100 万倍的效率提升 。
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图：谷歌的量子处理器
超级强大的存储能力，加上只需要算一遍，就能得到全部结果的并行处理能力，以及每增加一个量子比特，能力就能增加一倍的神奇特性，让全世界都对量子计算机产生着强烈的期待 。
量子计算的瓶颈
然而理想很丰满，现实却是骨感的 。量子计算机的这些超能力，全部都建立在量子效应的基础上 。量子效应最害怕的一件事情，就叫做波函数坍缩 。
还记得被薛定谔关在封闭盒子里的那只可怜的猫吗？这只猫之所以能够处于生与死的叠加态，正是因为盒子与外界是完全隔绝的 。任何测量，都能把这只量子猫一瞬间打回原形，让它呈现出要么活着，要么死了的平凡状态 。
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量子计算机的量子比特也存在这种问题 。只要有一点点的风吹草动，这些量子比特就会立即坍缩成一个确定的状态 。哪怕一组量子比特中装着海量的数据，只要你一测量，这些数据都会立即化为乌有，坍缩成一个具体的数字 。
更过分的是，即便是计算结果，你都是没办法直接读出来的 。比如，我们用量子计算机，来计算抛出硬币后，正面和背面出现的概率 。量子计算机计算得出了 50% 这个结论 。但是，这个结论却没办法输出出来 。因为我们只要尝试读出结果，就会导致波函数坍缩 。结果也就从正确的 50%，变成了不是 1，就是 0 的确定答案了 。
科学家们为了正确地获得计算结果，竟然要把同一个计算重复上万遍，然后再把这上万个具体的 0 或者 1 统计一遍，才能重新得出 50% 这个计算结果 。
另外一个严重影响量子计算的因素，是量子比特很难保持住量子纠缠的状态 。量子纠缠状态又被称为相干性 。一组纠缠在一起的量子中，只要有一个受到干扰，那么整组量子就会一起失去相干性，这种现象叫做退相干 。相干性可以把量子比特的状态互相绑定在一起，这是实现量子算法的物理基础 。而退相干则会让量子算法彻底失效 。
2020 年 7 月 20 日，日本东北大学和悉尼新南威尔士大学的一项联合研究，把量子比特维持量子态或相干性的时间延长到了 10 毫秒。这个成绩比以前的最好成绩，足足提高了 10000 倍[4] 。
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图：研究人员采用的核心技术——基于受体的自旋轨道量子位（艺术概念图）
现在你应该大致了解，谷歌公司是在何等艰苦的条件下，完成了对二氮稀分子的模拟了吧 。他们必须在千分之几毫秒的时间内，把二氮稀的演化算法重复上万遍 。而且，他们必须要用大量冗余的量子比特来处理信息，以防某一个量子比特因为波函数坍缩而失去了计算能力 。这就是 53 量子比特的量子计算机，只能拿出 12 个有效的量子比特来进行计算的真正原因 。
量子计算机的设计难度
很多人喜欢拿经典计算机的摩尔定律来套量子计算机 。他们以为去年制造出了 53 量子比特的量子计算机，今年就应该把指标提高到 106 量子比特，后年就应该是 212 个量子比特 。其实，大部分人都低估了量子计算机的设计难度 。
经典计算机的芯片之所以能符合摩尔定律，是因为制造芯片的技术储备已经成熟，只差技术细节的积累和突破了 。但是量子计算机的处境却完全不一样 。我们只是确认了量子计算机的设计理论正确无误，但是却没能确定，量子计算机该走什么样的技术路线 。

稿源：(澎湃新闻)

【】网址：http://www.shadafang.com/c/hn110Oa1412020.html

标题：澎湃新闻|别高兴太早 研发量子计算机的难度你想象不到( 三 )