最近一段时间|一场被忽略的中美量子霸权激战( 二 )

首先要明确一点，什么是量子比特？
比特这个词，大家应该都不陌生，它是信息的最小单位，只有0和1两种逻辑状态，所以才有句话说“计算机只认识0和1” 。
不管是现在已经普及的经典计算机，还是量子计算机，他们的本质都一样，就是操控比特。经典计算机中的0和1 ，叫做经典比特，而量子计算机中的0和1 ，就叫做量子比特。
但有趣的来了，经典比特和量子比特，有着非常巨大的差异。
非要一句话总结原因，那就是：量子比特受到量子力学规律操控，具有非常神奇的特性。
是不是一看到量子力学就想笑，还顺便想起那句：遇事不决，量子力学？别笑，量子力学是真的，它也确实拥有你看不透的力量，跟话术忽悠人骗钱不是一回事儿。
下面我们就来看看，为什么说控制量子比特，是个巨大的挑战。
经典比特只有0和1两种状态，而且要么是0 ，要么是1 ，就跟一枚硬币一样，你不可能同时抛出正反两面。
但量子比特就不一样了，它是一只“薛定谔的猫” 。
提到“薛定谔的猫” ，想必各位都不陌生。这是一个思想实验，说的是把一只猫关在装有少量镭和氰化物的密闭容器里，如果镭发生衰变，就会触发机关打碎装有氰化物的瓶子，猫就会死；如果镭不发生衰变，猫就能存活。

由于放射性的镭处于衰变和没有衰变两种状态的叠加，所以猫就处于既生又死的状态，量子力学把这种状态叫做“量子叠加态” 。
量子比特就具有“量子叠加态” 。
也就是说，一个量子比特可以既表示0又表示1 ，甚至还能调节0和1的占比，比如10%的0和90%的1 ，或者80%的0和20%的1 。
控制这样一个变幻莫测的家伙，比猜全世界最多变女朋友的情绪还难。
量子计算说白了，就是通过操控量子比特的叠加态来进行计算。
正因为量子比特的叠加态超能力，才使得它在信息存储和信息处理两个方面的能力，远超经典比特，具有无穷潜力，成为各国争相发展的新赛道。
我们先来看信息存储方面。
计算机一路发展，其实都在干一件事：提高计算能力。信息容量就是一个非常关键的影响因素。
信息容量越大，计算能力就会越强，而增加信息容量最简单的办法，就是增加比特数量。
怎么才能增加比特数量呢？很简单，一种方法是用物理资源换计算能力，也就是：缩小元器件体积，在更小的芯片中实现更多的比特数。
这就是为什么你此刻手里的手机，会比阿波罗登月用的计算机强大数千万倍。
但随着元器件的体积达到物理极限，另外一种增加比特数量的方法出现了：优化二进制编码。
这就像用手指数数，原本一根手指代表1 ，一双手最大只能表示到10 ，但如果优化一下，左手大拇指表示1 ，左手食指表示2 ，左手中指表示4 ，左手无名指表示8...
经过优化，一双手能表示的容量就从10 ，立刻提升到了1023 。
所以你看，经典计算机只能通过缩小元器件、优化二进制编码这两种方式，增加比特数量。但量子计算机不一样。
我们都知道，一个经典比特，要么表示0 ，要么表示1 ，但一个量子比特既能表示0 ，又能表示1 ，两种状态可以叠加，也就是说，一个量子比特可以当做两个经典比特来用。
这意味着，量子比特独有的叠加态特性，是经典计算机永远无法匹敌的全新编码方式。
科学家早就计算出了宇宙原子的数量，是2的300次方，用量子计算机来表示的话， 300个量子比特就能数清宇宙所有的原子，这是经典计算机不敢相信的事情。