进实验室门之前要换无尘服,粘掉身上所有的浮毛,连口袋里的手机都要套上防静电袋。
真站在核心设备跟前的时候,我第一反应是——这玩意儿比我家去年换的双开门冰箱还大两圈。
外面裹着层哑光银的绝热外壳,从天花板垂下来密密麻麻的同轴线,像把倒吊的水晶吊灯,连半点儿运行的嗡鸣都没有。
站在跟前你根本感觉不到它的温度有多离谱。但你知道它最核心的那片硅片大小的区域,被制冷系统压到了接近绝对零度——10毫开尔文,比宇宙深空的背景温度还低200多倍。
离谱吧?
你以为它是超算换了个加大号的壳?
之前我对量子计算的认知,基本停留在新闻通稿的套话里,总觉得无非是把传统超算的硅片换个更高级的材料,算东西快个几倍几十倍,迟早要把现在的超算给比下去。
那天带我的工程师听我说完,端着手里的冰美式笑到呛了一口。
他说你可别这么想。这东西和现在你能摸到的所有计算机,根本就不是一个逻辑体系下的产物。
传统计算机的最小运算单位是比特,就像个只能显示0和1的灯泡,要么亮要么灭,没有中间状态。你算任何东西,本质上都是把所有的0和1排好队,一步一步做逻辑判断。
但量子比特不一样。
它在没有被外界观测的时刻,是同时处于0和1的叠加态的——就像一枚抛到半空中的硬币,你没法说它现在是正面还是反面,它同时在往两个方向走。
我当时第一反应是,这状态不就是我大学期末考做选择题的时候吗?四个选项拿不准,总觉得每个都对。你说这和半空中转的硬币有啥区别?对吧。
工程师笑到手里的冰美式洒了半杯在无尘服上。
他说你要这么理解也不是不行。只不过这种叠加态特别脆弱,稍微有点点外界的干扰,比如隔壁实验室开了个门的震动,甚至从宇宙飘过来的高能粒子擦过比特的表面,它的状态就会直接坍缩,算出来的结果直接错。

他说很多人第一次来实验室,总问为什么要费那么大劲把温度压到比外太空还低。就是为了尽量减少环境里的热扰动,让那些脆弱的量子比特能多保持一会儿叠加态,多算两步再坍缩。
说白了,这东西根本不是用来替代你家电脑、替代现在的超算的。你拿它刷短视频、做个Excel文档,那速度还不如你楼下网吧的一台普通台式机。它就像你厨房里专门打奶油的打蛋器——你拿它炒菜肯定颠不动锅,但要打发蛋清做蛋糕,你拿着手动打蛋器搅半小时的量,它转三秒就够了。
别被营销号吹上天,它现在连个”能跑通的正经程序”都凑不齐
说实话,我之前刷短视频,总刷到那种标题写着”量子计算即将颠覆人类文明”的内容,说什么再过三五年,现在的银行加密、网络安全会直接被量子计算破干净,所有人的钱包都要裸奔。
那天我把这些疑问抛给工程师的时候,他翻了个大白眼。
“别信。”
他说现在整个行业都还处在有噪声的中等规模量子计算阶段,说白了就是,大家手里的设备能凑出来几百个量子比特,但这些比特的错误率高得离谱,稍微算复杂一点的问题,结果就飘得没边。
之前有几篇顶会论文说自己用量子计算机模拟了某个复杂的化学分子结构,结果别的实验室照着参数复现的时候,算出来的结果和原论文差了好几个数量级。为啥?就是因为实验过程里的噪声根本没控住,结果都是碰运气碰出来的。

至于大家传得神乎其神的”一秒破解银行加密”,更是没影的事。要真的把现在通用的RSA加密算法给破解,得需要几千个能稳定运行、错误率极低的容错量子比特——现在全球所有的实验室加起来,都没凑够这个数。就像你手里攥了个能炸碎石头的小炮仗,就敢放话要把整座山给炸平,这中间差的可不是一点半点。
他说现在行业里还有个挺尴尬的风气,很多新成立的公司一出来就比谁的量子比特数量多,发布会开得热热闹闹,说自己有多少多少比特,能做什么什么运算。但没人提这些比特的错误率有多高,相干时间能维持多久——就像你攒了一百辆轮子都是歪的自行车,哪怕数量再多,也根本没法载人上路。
等它真落地的时候,最先改变的根本不是你的手机
我那天临走之前问他,那我们普通人要等多久,才能用上装了量子芯片的消费级产品?
他直接笑出了声。
“你想啥呢。”
他说你总不能在自己的手机壳后面背个液氮制冷罐出门吧?那套能维持量子比特稳定的制冷系统,光重量就有好几吨,根本不可能缩到能装进口袋的大小。就算再过几十年技术迭代到极致,量子计算也不会像现在的CPU一样,装在你自己的电脑、手机里。
真等它能稳定提供服务的时候,也会像现在的云服务一样,是建在远端的大型计算中心。你有需要算的复杂任务,比如要模拟个新材料的分子结构,要找个新药的候选靶点,就把数据传到中心去,算完了把结果传回给你,和你现在用云盘、用大模型API的体验没什么区别。
那它最先能改变啥?
根本不是你刷短视频的推荐算法,也不是你打游戏的帧率。
是那些之前经典计算机算不动、只能靠实验反复试错的领域。
比如现在研发一款新药,要从几十万种分子里找那种能和致病蛋白精准结合的结构,传统的超算要花好几年去模拟分子里的电子运动——可电子本身就是遵循量子规则的,你拿经典的计算机去算,就像拿个直尺去量细菌的尺寸,精度根本不够。有了稳定的量子计算,可能几个星期就能把候选分子给筛出来,把新药研发的周期砍掉一大半。
还有现在大家都在折腾的新能源电池,要找那种能让充电速度翻好几倍的电解质材料,之前都是实验室的研究员一锅一锅配样品,测性能,试错成本高得吓人。等量子计算能精准模拟材料的量子层面结构的时候,可能直接在计算机里把最优的材料结构算出来,省掉成千上万次的实验。
那天从实验室出来的时候,外面正下着南京秋天的毛毛雨,我走在路边突然反应过来,我们平时在新闻里看到的那些”科技突破”,根本不是爽文里写的那种一键颠覆的桥段。没有什么突然冒出来的黑科技,能一夜之间把所有人的生活全改了。
都是一群人在恒温恒湿的实验室里,对着动不动就跳错的实验数据熬了一个又一个通宵,一点点把那层裹在机器外面的绝热层拧紧,一点点把比特的错误率降下来,才攒出来的一点点进展。
作者|科技
排版|科技
审核|知知