量子计算不是魔法:你在奶茶店抛的硬币,它得转到“同时正反”才算数

上周四在新街口那家开了快三年的社区咖啡店,点了杯少冰的美式,邻座两个穿公司文化衫的男生凑在一块聊,声音大到我能听见每一个字。 “等量子计算出来,现在的加密全白搭,到时候比特币一破,我们之前挖的那点币直接变现。” 我当时手里的咸口贝果都差点掉在桌上。 真的,我听过太多对量子计算的离谱想象,从“1秒算完全宇宙的题”到“能预测你明天会不会涨工资”,传的比老南京人讲的城南鬼故事还邪乎。

你以为的“同时正反”,其实是悬在半空转的硬币

说穿了真没那么玄。 你平时掏个1块钱硬币抛到空中,在它落到你掌心之前的那零点几秒,你没盯着它看的时候,它是不是在高速旋转,同时带着正面和反面的状态晃? 普通计算机用的比特,就是你接住之后摊开的硬币——要么正,要么反,非黑即白,每次只能算一个状态的数。 量子计算机用的量子比特,是把这枚转在半空的硬币给“固定”在那个旋转的状态里,不用等它落地,就能同时把正反两种状态的概率都用上。 简单说就是,普通计算机算一道题得一步步走,像你挤地铁从新街口到仙林,得一个站一个站停;量子计算机是直接开了个空中通道,同时把所有能走的路线都扫一遍,找最快的那条。
量子比特与经典比特状态对比示意图
量子比特与经典比特状态对比示意图
别觉得这是我瞎类比,之前去南京紫金山的天文台做交流,研究员跟我解释的时候,也是拿的硬币打比方——物理世界的规律本来就不是给普通人准备的,你非得用公式堆术语,除了能把读者看睡着,半毛钱用没有。

别被营销号骗了:它算奶茶配方的速度,真不如你手里的旧手机

我最烦那种刷到就给你弹的短视频,开头就是“量子计算即将颠覆世界,人类文明要跨级了”,配个赛博朋克的动画,看的人热血沸腾,转头就把自己的旧手机卖了换所谓的“量子概念股”。 别信。 真的。 说句不好听的,你让现在实验室里那些最先进的量子计算机算个“3+5等于几”,它的速度说不定还不如你手里用了三年的iPhone SE。 为啥? 因为这些悬在半空的“硬币”太娇贵了。稍微有点温度波动,有点电磁干扰,甚至旁边有人打个喷嚏带的震动,都可能让它“啪嗒”掉在地上,旋转的状态直接碎成普通的落地硬币,前面几周的实验数据全白搭。 我认识的一个在中科大做量子实验的朋友说,他们实验室的稀释制冷机,得把芯片周围的温度降到比外太空还低几百倍,稍微升个0.01度,系统就得重新校准三四个小时。 量子计算的“快”从来不是全维度的碾压,它只是针对一类特定的问题偏科到离谱——就是那种需要把所有排列组合全试一遍才能找到答案的题。 比如你要规划从南京出发,绕江苏13个地市逛一圈吃遍当地美食的最短路线,普通计算机得把所有可能的路线全算一遍,算到你头发白了可能都出不来结果;量子计算机可以同时模拟所有路线的状态,几秒钟就能把最省时间的那条挑出来。 但你让它帮你算个奶茶放多少糖合口味,帮你P个图,帮你刷个短视频,它真的不如你手里的手机好用。
低温稀释制冷机内部量子芯片实拍图
低温稀释制冷机内部量子芯片实拍图

你现在担心的“隐私破防”,真的还早得很

就像开头咖啡店那两个男生说的,量子计算出来了,现在的加密全破了,钱包里的钱全没了。 我第一次听的时候也慌了三秒——毕竟我那点放在理财里的碎银子,要是真因为量子计算没了,我得哭半个月。 后来跟做密码学的朋友聊过一次才知道,这事真的轮不到你现在就焦虑。 现在实验室里的量子计算机,最多也就稳定控制几百个物理比特,你要破现在全网通用的RSA加密,得有几百万个能长期稳住状态的逻辑比特,还要配专门的纠错算法,按照现在的研发节奏,真到能实用的那天,我们现在用的加密体系早就换成抗量子的版本了。 就像你早就知道家门的锁容易被撬,提前半年就换了指纹锁,哪会等着小偷拿着撬棍站在你家门口了才想着换锁?
抗量子加密算法与传统RSA加密原理对比图
抗量子加密算法与传统RSA加密原理对比图
不过话说回来,也不是说这事就完全没影子。现在很多互联网公司、银行系统已经在提前测试抗量子的加密方案了,就怕到时候技术真成熟了,打个措手不及。 但真轮不到你现在就把手里的理财全取出来,囤一柜子鸡蛋放在家里防着。 上周去南京博物院逛,看到展柜里那个古代的日晷,旁边的小朋友指着问他妈妈,“这个东西没有电,怎么能知道现在几点呀?” 他妈妈蹲下来跟小朋友说,因为古人把太阳和影子的关系摸透了呀,换了个方法看时间而已。 我当时站在旁边突然就觉得,量子计算其实就是这个时代的日晷。 它不是什么能呼风唤雨的魔法,也不是什么能颠覆一切的洪水猛兽。 就是人类换了个思路算数而已。 哦对,上次咖啡店的那两个男生,后来结完账走的时候,我听见其中一个说,“等真破了比特币,我们就去新街口买那家的烤鸭吃。” 我当时差点笑出声。 哪有那么快啊。 等真能买烤鸭的时候,说不定那家店都换老板了。

作者|科技

排版|科技

审核|柚子

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