我們生活在豐富多彩的大千世界，每天起床睜開眼，看到的是周圍熟悉而確定的客觀存在的事物：房子，衣柜，電視，電腦，當(dāng)然還有自己的家人。

起床之后你會上廁所，然后洗漱。雖然你根本不會在意，但你顯然知道馬桶就在那里，牙刷和洗面奶也在那里，這些東西不會無緣無故的消失。

這一切都是如此的熟悉，我們也如此的習(xí)以為常，因為在我們的宏觀世界，萬事萬物都是可預(yù)測的，或者說都是確定的，都有一套我們熟知的可預(yù)測的大自然法。

馬桶沒人動它，當(dāng)然它會在那里，不會消失。這就是經(jīng)典力學(xué)中的可預(yù)測性。只要我們遵循一定的大自然法則，都可以對萬事萬物做出精準(zhǔn)的預(yù)測。

舉個簡單的例子，很多人都打過籃球，理論上分析，只要我們能完美地控制投籃的力度，方向，角度，還有投籃瞬間的風(fēng)速，濕度等等因素，你就一定能投進(jìn)籃。這就是可預(yù)測性。

還有更簡單的例子，你面前有一堵兩米高的墻，你不可能直接穿墻而過！

不過到了量子世界，一切都大有不同！我們在宏觀世界熟悉的一切都變得如此陌生。一個物體靜止在那里，如果沒有外力作用，它一定會在那里。但是到了量子世界就不再是這樣了。一個物體能同時出現(xiàn)在兩個地方，這對于生活在宏觀世界的我們來講，簡直太瘋狂了。

如果量子力學(xué)沒有誕生，有人告訴你“一個物體可以同時出現(xiàn)在兩個地方”，你一定會認(rèn)為他瘋掉了！

但是量子世界就是如此怪異，更怪異的是，這種“怪異”真實存在，但科學(xué)家到目前仍不清楚這種怪異的內(nèi)在機(jī)制到底是什么：到底是什么力量讓量子世界如此怪異？

這種“無知”一直困擾著科學(xué)家們，也深刻影響到了我們對現(xiàn)實的理解。不過隨著現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展，科學(xué)家距離真相越來越近了！

這一切得益于量子計算機(jī)的概念。量子計算機(jī)比傳統(tǒng)的計算機(jī)更具有優(yōu)勢，如今的傳統(tǒng)計算機(jī)計算速度已經(jīng)足夠強(qiáng)大，但在量子計算機(jī)面前，傳統(tǒng)計算機(jī)顯得太“慢”了，如果人類能成功建造出量子計算機(jī)，一場顛覆性的計算革命就會到來！

這還得從偉大科學(xué)家愛因斯坦說起。

19世紀(jì)末20世紀(jì)初，愛因斯坦是當(dāng)時世界上一大批年輕科學(xué)家的佼佼者，他們對客觀世界的研究掀起了一場物理革命。

之前的物理學(xué)家普遍認(rèn)為光是一種波，但愛因斯坦發(fā)現(xiàn)的“光電效應(yīng)”徹底改變了人們對光的認(rèn)知，光也會表現(xiàn)出粒子行為。既是粒子也是波？這讓科學(xué)家們非常困惑。

這種困惑讓科學(xué)家們不得不重新思考物質(zhì)（包括光）的結(jié)構(gòu)。經(jīng)過深入研究，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)微觀粒子更會表現(xiàn)出光滑的特性，用波函數(shù)的數(shù)學(xué)方式來描述是最好的方式。波函數(shù)能計算出微觀粒子在某個地方出現(xiàn)的概率，在被觀測之前，微觀粒子可能出現(xiàn)在任何地方。

波函數(shù)描述的這種“概率”會產(chǎn)生讓我們感覺到“匪夷所思”的結(jié)果：當(dāng)你面對一堵10米高的實體墻時，赤手空拳的你無論如何到不了墻的另一邊，但在量子世界這都不是事，你完全有可能直接“穿越”到墻的另一邊，這就是“量子隧穿現(xiàn)象”，因為微觀粒子在可以隨機(jī)地出現(xiàn)在任何地方，或者說在任何地方出現(xiàn)的概率都不是零。

愛因斯坦認(rèn)為量子世界的這種不確定性很荒謬，于是他和鮑里斯·波德斯基(Boris Podolsky)和內(nèi)森·羅森(Nathan Rosen)一起發(fā)表了論文，就是著名的“EPR悖論”（Einstein-Podolsky-Rosen paradox），展示了一種由概率控制的世界。

在“EPR悖論”中，展示了在一定的條件下，兩個微觀粒子可以成為一個整體，糾纏在一起，任何一個粒子的行為改變都會瞬間影響到另一個粒子，不管兩者相距多遠(yuǎn)，這也是“量子糾纏”。

但是在經(jīng)典物理學(xué)中，愛因斯坦的狹義相對論強(qiáng)調(diào)信號只能以光速傳播，不可能瞬間完成。比如說相距一光年的糾纏中的粒子應(yīng)該需要億年時間才能做出反應(yīng)。但是根據(jù)“EPR”的觀點(diǎn)，兩個粒子之間可以瞬間反應(yīng)，也難怪愛因斯坦稱其為“幽靈般的超距作用”。

推翻偉大的愛因斯坦

當(dāng)時愛因斯坦的威望很高，但量子力學(xué)的奠基人之一薛定諤提出自己的觀點(diǎn)反駁愛因斯坦，他把量子糾纏稱為一種現(xiàn)象，同時提出量子世界與宏觀世界應(yīng)該分開來看。

不過以愛因斯坦為首的物理學(xué)家堅持用經(jīng)典物理的方式來詮釋詭異的量子糾纏現(xiàn)象，其中一個解釋就是：兩個糾纏中的微觀粒子一開始就有確定的特性，而這種特性只是通過觀察才發(fā)現(xiàn)的。

用宏觀世界的例子打個比方：你把一副手套分別放在相距非常遙遠(yuǎn)（比如說100光年甚至更遠(yuǎn)）的兩個地方，當(dāng)你看到左手套時，瞬間就知道另一只手套是右手套了�！傲硪恢皇痔资怯沂痔住边@個信息并不是你觀測時才出現(xiàn)的，而是本來就是如此，就是現(xiàn)實的一部分，是確定的。

這個理論似乎很好地用經(jīng)典物理方式詮釋了量子糾纏現(xiàn)象，同時又遵循了經(jīng)典物理學(xué)的“局域性”（在量子非局域性得到證實之前，物理學(xué)界普遍認(rèn)為粒子具有局域性，光速是一切物體和信息傳遞的速度極限，這也叫局域?qū)嵲谡�，是愛因斯坦等物理學(xué)家在20世紀(jì)初提出來的）

不過從1964年開始，以約翰·斯圖爾特·貝爾為首的物理學(xué)界們相繼進(jìn)行了一系列非常精密的實驗，結(jié)果證明量子糾纏確實是一種現(xiàn)實存在，也就意味著量子世界具有非局域性。

但關(guān)于局域性與非局域性的爭論并沒有停止。

支持EPR的物理學(xué)界們提出了另一種觀點(diǎn)：量子世界同樣具有與經(jīng)典世界相似的規(guī)則。還拿剛才的一副手套舉例子，EPR支持者認(rèn)為，任何物體的屬性都是固定的，可以通過某些正確的方式來發(fā)現(xiàn)這些屬性，右手套永遠(yuǎn)會是右手套，這是永遠(yuǎn)不會變得屬性。無論通過何種方式觀測它，都是如此。

但貝爾的實驗表明，在量子世界，兩個微觀粒子確實會有影響。言外之意，一個粒子的屬性與另一個粒子息息相關(guān)，當(dāng)我們觀測其中一個粒子時，兩個粒子的整體屬性會受到影響，這太違反人們的直覺了！

不過為了找到量子世界之所以如此怪異的根源，就需要進(jìn)行一個非局域性設(shè)計的測試，而且要在兩個不同的環(huán)境中進(jìn)行相同的測試，然后比較結(jié)果。這樣做的挑戰(zhàn)很大，因為即便是外界非常微小的任何影響（比如說噪音等），都會導(dǎo)致測試的微小變化，從而改變測試結(jié)果。

2016年，兩個科學(xué)團(tuán)隊分別對量子背景進(jìn)行了測試，方法十分強(qiáng)大，證實了量子世界的怪異性，但很長一段時間沒有得到應(yīng)該有的認(rèn)可，缺乏愛因斯坦等物理學(xué)大佬的認(rèn)可。畢竟對于當(dāng)時的物理學(xué)界來講，量子世界的非局域性太令人震驚了，因為這種非局域性顛覆了現(xiàn)實中的基本元素：時間，空間還有因果關(guān)系。

不管如何，真正意義上的量子計算機(jī)很可能在短時間內(nèi)被研制出來，如果這一天真的到來了，將對我們?nèi)粘Ｉ町a(chǎn)生重大影響。

傳統(tǒng)的計算機(jī)，只是負(fù)責(zé)操控信息執(zhí)行命令，依靠芯片上的數(shù)億個晶體管來實現(xiàn)。每個晶體管只有兩種狀態(tài)：開和關(guān)兩種狀態(tài)（用1和0表示）。如果有足夠多的晶體管，理論上可以做任何事情，甚至模擬我們真實的宇宙。

而量子計算機(jī)會更加強(qiáng)大，量子位的波函數(shù)不僅僅能以1和0兩種形式存在，而是會有新的組合，這就是所謂的疊加態(tài)，也對虧了地誒阿泰，單個量子位也可以同時代表兩種狀態(tài)。

所以，經(jīng)典計算機(jī)需要一次嘗試所有可能的解決方案時，量子計算機(jī)可以同時嘗試每一個可能的解決方式！這種改變絕對的顛覆性的。

但這一切只是理論上分析，實際上遠(yuǎn)非這么簡單，量子算法其實也是非常復(fù)雜的。

誠然，量子計算機(jī)潛力巨大，但很多關(guān)鍵性技術(shù)仍未得到解決。由于微觀粒子疊加態(tài)的存在，即便是物理學(xué)專家也很難理解量子計算機(jī)到底在做什么。

對于很多科學(xué)家來說，量子糾纏是“很可怕的”，因為它徹底顛覆了我們之前所有的傳統(tǒng)認(rèn)知。但量子力學(xué)經(jīng)過了百年發(fā)展，它的核心早已不是與我們傳統(tǒng)認(rèn)知有悖的看似雜亂無章的理論，而是一種真實存在的理論，量子世界的真正行為特征會為量子計算機(jī)提供革命性的計算優(yōu)勢。

最后還是憧憬一下量子計算機(jī)，當(dāng)它真正問世的那一天，或許就是量子世界的奧秘真正呈現(xiàn)在世人面前的時刻！