量子位：并行計算

在洛克希德·馬丁公司之后，Google和美國航空航天局（NASA）也向加拿大公司D-Wave訂購了一臺量子計算機。而對于量子計算機的商用，世界各地擔心和懷疑的聲音接踵而來，人們普遍關注的一個事實是，這樣的一臺機器可以破解所有目前流行的加密編碼。量子計算機基于量子物理學原理，在這個復雜難懂的原子世界，各種觀念往往有悖于我們的日常生活經驗。量子計算機中信息的最小單位被稱為量子位（quantum bit），它有別于傳統計算機信息的最小單位，量子位可以是“0”和“1”皆有一定概率比例的疊加狀態。因而，與傳統的計算機相比，量子計算機能夠處理的數據量更大。只需250量子位，其所包含的數據量就已經比宇宙中所有原子的數量還要多，而D-Wave公司最新的機器據稱有512個量子位。

早在90年代，美國信息科學家洛夫·格羅弗和彼得·肖爾就已經從理論上證明，量子計算機可以比傳統計算機更有效地搜索大型數據庫和執行長數字的質因數分解。這也意味著量子計算機可以更迅速地破解AES和RSA加密算法，這是一件非常恐怖的事情，因為目前數據保護主要依賴于這些算法。雖然同樣通過量子位工作的量子密碼已經成為一種商業解決方案，但是它只能夠確保密鑰交換的安全。

極其嚴格的要求

另一方面，也有一些持懷疑態度的聲音，懷疑D-Wave所謂的量子計算機是否是真正意義上的量子計算機。多年以來，世界各國的科學家一直不懈努力地研發量子計算裝置，但都沒能夠走出實驗室階段，沒有獲得太多實質性的進展。這是因為對于量子計算機的要求是極其嚴格的。首先，需要通過原子粒子的性質來制備量子位，這是量子現象發生的必要要求；其次，該系統必須從環境中隔離并冷卻到幾乎絕對零度，因為量子現象會受到外部影響；其三，人們必須謹慎地從外部進行干預，并分配單個量子位的初始值，觸發量子力學的“糾纏”進行所需的算術運算；其四，讀取結果。

到目前為止，研究人員利用單個離子或光子、原子核自旋的原子或者超導電子對作為量子位，這些已經超出了平常人的想象。而按照D-Wave的記錄，他們2011年在因斯布魯克大學通過鈣離子取得14量子位的糾纏鏈，并于2012年在布里斯托爾大學成功分解數字21的質因數3和7，這些都是很普通的成功，是什么讓D-Wave那么的與眾不同？物理學界許多對D-Wave的量子計算機持懷疑態度的人猜測，D-Wave公司那個所謂量子計算機的龐大黑盒子，所使用的量子位實際上是微芯片上的超導環，通過傳統的電子設備進行控制和讀取。因此，批評者們質疑這個系統量子位之間有沒有量子糾纏效應，或者說計算機是否真正利用量子糾纏效應進行計算，懷疑這只是一臺普通的計算機。

應用范圍有限

除了在生產技術上的優勢以外，D-Wave的秘密還在于它的計算機概念。它被用于編程求解所謂的“旅行商問題”（給出城市的名單和每對城市之間的距離，要求給出訪問每個城市一次并返回到起點城市的最短路線），D-Wave的系統能夠根據物理“能量最低原理”逐漸進入并給出最佳的解決方案。量子計算機的結果需要通過電子設備來讀取，這是量子計算機面臨的另一個問題：既然量子位包含一定概率的“0”和“1”，那么也只是有一定的概率獲得正確的結果，因此需要重復足夠多次數的計算，以達到統計學上可接受的確定性。

量子計算機的巨大潛力在于它的計算速度，因為它可以進行并行計算。但是量子計算機在信息學規則的框架內并不能夠揭示什么新的問題，它們只是能夠更快地解決一些存在的問題，特別是在具有大量可能性的問題上“猜”出一個正確的可能性。而對于傳統計算機而言，由于這一類問題需要處理的數據量太大，所以根本無法應付。這也是格羅弗和肖爾的算法可以解答“旅行商問題”的原因，所有同一復雜性類并彼此相關的問題，使用量子計算機可以得到很好的解決，因而，對于目前所采用的加密方法來說，它是非常危險的。

事實上，當涉及到實際的數據處理時，例如視頻編碼或者運行3D游戲，量子計算機并不會有任何速度上的優勢。因此，對于Google為什么需要量子計算機，或者量子計算機能夠給Google帶來什么樣的幫助，這個問題目前仍然是一個謎。