最后的計算機和最原始的計算機

在接下來的10年里，制造強大的量子計算機是科技界的一個主要挑戰。但科學家說：“幾乎所有的東西，如果你把合適的光照在上面，都可以變成計算機?！?/p>

我桌上的PC比我上大學時用的大型主機要快幾百倍，內存要大幾千倍。計算機處理速度和存儲能力的這種進步，可以一直持續到物理定律的某些極限。畢竟，我們不能縮小原子，或者提高光速。

現在，想象一下一種最終接近這種極限的計算機技術。這“最后”的計算機，首先肯定將是非?？斓挠嬎銠C。其次，如果它們是連在一起的，就像我們身處的宇宙一樣，我們可以稱之為“計算機宇宙”。

誠然，有一些任務，比如文字處理，P4計算機并不比任何一臺386更有用。但對諸如解碼之類的必須反復調試的大型任務，未來集成的“計算機宇宙”的速度和功能，會比我們希望所能制造的任何計算機都要大得多。

是不是這樣？先別這么想。

量子理論——物理學研究基本粒子和物體的細微屬性的一分支——提供了一些我們對自然最深的認識，并且描述了一些與直覺相左的現象。例如，量子理論暗示，基本粒子并不是在某個時間內呆在某個地方，而是同時向幾個軌道運動。

量子論，如果可以被利用的話，可以為信息技術帶來革命性的變化，它可以帶來現有的計算機即使是原理上也不能完成的計算方法。這點沒有人會懷疑。量子計算能完美完成的任務之一就是“算法搜索”。簡單地說，算法搜索就是讓計算機挨個嘗試所有可能的答案，直到找到正確的那個為止。

常識告訴我們，進行這樣的搜索，有1000種答案可能就要試1000次，有1萬種可能就要試1萬次。但我們的常識在物理學里是行不通的。1996年，計算機科學家Lov Grover發現了量子運算規則——是為量子計算機編程的一種辦法——用試一次的時間，試1000次，就能試完100萬種可能；用試一次的時間，試100萬次，就能試完1萬億種可能，以此類推，沒有止境。

在接下來的10年里，制造強大的量子計算機是科技界的一個主要挑戰。但科學家說：“幾乎所有的東西，如果你把合適的光照在上面，都可以變成計算機?！?/p>

當一臺量子計算機進行算法搜索的時候，這計算機是怎么運作的呢？尷尬的事實是，大多數物理學家都搞不懂這個問題。誠然，量子現象不能夠直接觀察到，但是，我們可以通過一些我們可以觀察到的事物來推論它的存在以及屬性。我們也從來沒見過活著的恐龍，但通過考察化石標本，我們知道他們存在過，也知道很多他們是怎么生活的。

正在不斷壯大的物理學家中的少數派，包括我自己，接受了量子力學有“多種宇宙”的解釋。我們得出結論，所觀察到的單個粒子其實只是不同宇宙中無數相似實體中的一個，通過一種叫“量子沖突（quantum interference）”的過程發生輕微的相互影響。對我們來說，量子計算不存在任何神秘，只有驚嘆。

按照這個觀點來說，利用量子計算是可能的，一臺量子計算機可以在不同的宇宙中進行大量的單獨計算，然后通過量子沖突分享結果。Grover的運算法就是我們知道的量子計算法則中的一個，這些量子運算法可以輕而易舉地攻入現在我們認為最安全的那些密碼系統。巧合的是，運用量子計算的密碼系統在一些高機密實驗室已很普遍。

然而我們現在只知道很小的一部分，因為不同宇宙間的直接交流還實現不了。在接下來的10年里，制造強大的量子計算機是科技界的一個主要挑戰。但理論物理學家已經知道了要制造一臺量子計算機所需要的不同種類的配件，以及這些配件必須得有多復雜，物理學家Seth Lloyd所說：“幾乎所有的東西，如果你把合適的光照在上面，都可以變成計算機。”在這一點上，你不得不又一次佩服宇宙和自然的強大。

很長時間以來人們一直認為，某種類型的機器，只要有時間和記憶，就可以模仿任何一樣物體的行為。但結果是，現有的計算機沒有這個能力。但我們身邊的“量子計算機”就有。在量子物理中，這只是任何物體本質的一部分，也是復雜自然中原始的一部分。