現代社會碩果累累的技術成就，幾乎全都與量子力學有關。你打開一個電器，導電性是由量子力學解釋的，電源、芯片、存儲器、顯示器的工作原理是基於量子力學的。走進一個房間，鋼鐵、水泥、玻璃、塑料、纖維、橡膠的性質是由量子力學決定的。登上飛機、輪船、汽車，燃料的燃燒過程是由量子力學決定的。研製新的化學工藝、新材料、新藥，都離不開量子力學。
三、量子信息——量子力學與信息科學的交叉學科
既然量子力學出現已經超過了一個世紀，為什麼最近在媒體上變得如此火熱？回答是：量子力學與信息科學的交叉學科——量子信息。
而量子信息跟經典信息相比有很大的優勢。
首先是一個顯而易見的優勢。前面比喻過：經典比特是“開關”，只有開和關兩個狀態，而量子比特是“旋鈕”，有無窮多個狀態。旋鈕的信息量顯然比開關大得多。
還有一個稍微複雜一點的優勢。一個包含n個經典比特的體系，總共有2ⁿ個狀態。想知道一個函數在這個n比特體系上的效果，需要對這2ⁿ個狀態都計算一遍，總共要2ⁿ次操作。當n很大的時候，2ⁿ是一個巨大的數字。指數增長是一種極快的增長，比n的任何多項式都快。比如說，2ⁿ比n的10000次方增長得還要快。
但在歡呼之前，我們需要認清，這個巨大的優勢並不容易利用。因為所有2ⁿ個結果是叠加在一起的，讀取出來需要做測量，而一做測量就只剩下一個結果，其餘的結果都被破壞了。所以我們只能把這個優勢稱為潛在的巨大優勢，真要利用它，需要非常巧妙的算法。
這樣的算法只對少數的問題能夠設計出來，後面會舉一些例子，如“因數分解”。有些科普文章把量子計算機描寫成無所不能，快成神了，這是重大的誤解。量子計算機的強大，是與問題相關的，只針對特定的問題。 |
