薛定谔的猫|量子计算机是什么？为什么说它可以改变世界？算法

你还认为你的支付过程绝对安全吗？随着世界上第一台量子计算机的问世，传统计算机在保密过程中的安全性正面临着严峻挑战。什么是量子计算机？你对它的了解又有多少呢？一提到量子，你可能首先想到的就是量子力学中的各种理论，薛定谔的猫、量子纠缠等等，而正是得益于这些理论，量子计算机才具有了可能颠覆传统计算机的强大能力。让我们从比特开始，一步步来揭开量子量子计算机的神秘面纱。

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比特是信息量最小的单位，其含义是一个二进制数即0或1，它在香农所写的信息论中被第一次正式使用。在经典计算机中，我们通常使用电路上的高低电平来表示1、0这两个数，如果把它比作一个开关，那就只有开和关两种状态，而在同一时刻，它也只能表示开或关的其中一种状态。而量子计算机中的比特，我们称之为量子比特，它是一个最简单的量子系统，一个量子比特也可以用0和1来表示，但与经典比特的不同点在于，它可以处于,0和1的叠加状态，那我们该如何理解这种叠加状态呢？著名物理学家薛定谔曾提出过一个思想实验，薛定谔的猫，在一个盒子里放一只猫和一个毒气瓶，它有百分之五十的概率会被放射性物质衰变所释放的有毒物质杀死，还有百分之五十的概率因为放射性物质不会衰变而存活下来。根据尝试，即使我们不去观察猫的状态，它也一定会处于生或死的某种单一状态中，而在量子的世界中，只有观察者打开盒子，猫才会以确定的状态出现，否则它将一直处于既生又死这种无法想象的状态中。

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让我们回到量子技术算中来，量子比特也满足这样的量子不确定性原理，它可以处在既是0又是1的状态，只有当我们去观测它时，才会变成一个确定的状态，就是由于量子叠加的原理，才为量子并行计算提供了基础，同时也提供了加速经典算法的潜能，这里我们举个简单的例子来说明量子并行计算的基本思想。【薛定谔的猫|量子计算机是什么？为什么说它可以改变世界？】对于某个运算f（x），我们要计算得到f（0）和f（1），在经典计算机中，我们需要运行两次，而在量子计算机中，我们只需要把叠加态作为输入，就可以通过一次运算得到f（0）和f（1）。虽然量子并行计算在理论上还面临着许多困难，但仍有一些量子算法巧妙地利用了这种思想，并成功地对经典算法进行了加速，比如Shor算法和Grover算法等等。

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其中输入算法具有非常重要的意义，它能够实现对整数分解问题的加速，要知道此问题在经典计算机上是一项非常耗时的任务，而目前在计算机上被广泛使用的公钥加密算法RSA，就是基于这类问题的复杂性提出的，在量子计算机上运行的Shor算法，具有快速求解这类问题的能力，比起传统已知最快的因数分解算法，实现了指数加速。虽然由于硬件条件的限制，目前的量子计算机还只能分解很小的整数，但RSA不再安全或许也只是时间问题，而量子计算机所具备的强大能力，未来可能会在更多领域中得到应用，过去的几十年中，量子计算领域发展极为迅猛，在量子计算的加持下，人类科学还能发展成什么样，让未来告诉我们。