巷口咖啡店里,我听懂了量子计算到底能做什么

0923的南京,满城桂花香。我挤到老门东巷口的一家社区咖啡店,约了好几年没见的发小——他现在在国内某量子计算团队做研发。 我之前对这行的印象,还停留在媒体标题里玄乎其玄的“黑科技”,要么就是各路骗子搞的“量子养生”“量子速读”,提到量子两个字,头都大。 坐下来点完单,他开门见山,说今天不给我讲公式,就讲人话。

别被“量子”两个字吓退

绝大多数人对量子计算的第一反应,都是“太高深了,我听不懂”。

说实话,真不用懂什么叠加态、纠缠的准确定义,你只要记住一句话:我们现在用的电脑,所有信息都是0和1拼出来的,一个位置要么是0要么是1。量子计算不是,它的一个量子比特,可以同时是0,也可以是1。

就这么简单。

很多人会抬杠,说这不就是薛定谔的猫嘛,死了又活,活了又死,有什么用?

用处大了。当你要算那种可能性特别多的问题的时候,经典计算机要一个一个试,量子计算可以同时把所有可能性都算进去。

哦对,不是说它就是快一点的超级计算机。很多人搞反了这个逻辑。量子计算不是用来取代经典计算机的,它是补了经典计算机的短板。

你刷短视频、写文档,现在的电脑用得好好的,再过一百年,还是经典计算的天下,轮不到量子抢饭碗。

经典比特与量子比特状态对比示意图
经典比特与量子比特状态对比示意图

我之前刷到过一个段子,说量子计算就像是一把专门开特定锁的钥匙,不是说你拿着它就能把所有锁都开得更快,只是有些锁,原来的钥匙根本插不进去。

太对了。

它真正能解决的,都是我们现在算不动的问题

发小给我举了个最直观的例子。

现在我们要开发一款新的抗癌药,核心就是找到合适的蛋白质结构,或者说找到能和靶点结合的小分子。这些小分子本身就是按照量子规律运行的,你让经典计算机去模拟它的状态,相当于用算盘算火箭轨道——不是不能算,就是要算到天荒地老。

一个几十个原子的小分子,经典超算要跑几年甚至几十年,还不一定准。量子计算天生就是干这个的,它本身就是用量子系统模拟量子系统,几个小时甚至几分钟就能出结果。

这意味着什么?意味着我们可能更快出新药,更快找到能分解二氧化碳的催化剂,甚至能造出更适合光伏的新材料。这些都是现在卡脖子的地方,经典计算推不动,量子计算一把就推开了一条缝。

量子计算药物分子模拟应用场景图
量子计算药物分子模拟应用场景图

当然,话说回来,现在很多营销号吹的“量子计算一秒破解密码,银行要倒闭”,听听就算了。

那是理想状态下的量子计算,现在我们手里的量子计算机,还远达不到那个水平。现在这个阶段,说白了就是,量子比特数量不多,还一堆噪声,算出来的结果错率还挺高,只能做一些特定的小规模问题,离破解密码还有十万八千里。

现在市面上能买到的所谓“量子计算加速服务”,十有八九都是收智商税。真要有用,还早着呢。

我问他,那现在铺天盖地的量子计算新闻,是不是都是炒作?

他摇头,说不是,技术迭代是真的,每年量子比特的数量都在涨,纠错技术也在进步,现在已经能做一些有实际意义的小项目了,只是没媒体吹得那么神而已。

我们离能用得上的量子计算,还有多远

我们离能用得上的量子计算,还有多远
我们离能用得上的量子计算,还有多远

我问他,你觉得我们这辈子能不能用到改变生活的量子计算?

他想了想,说,分怎么说。要是说你每天都用,那估计难,就像我刚才说的,日常用的东西,经典计算够了。但是如果你说,你吃到的新药,你开的电动车用的更好的电池,里面有量子计算的贡献,那我敢说,十年之内就能看到。

对吧?不是说量子计算要放到你兜里,它会变成基础设施,藏在后端,就像你现在用的云服务一样,你感觉不到,但它已经帮你把事做了。

我之前也觉得量子计算是空中楼阁,是骗经费的项目。那天聊完,我改主意了。

很多人拿现在的量子计算和一百年前的电子计算机比,说当年谁也没想到电子计算机会改变世界,现在量子计算也是一样。这话其实没毛病。

一百年前,第一台电子计算机占了一整个屋子,只能算弹道,谁能想到今天每个人兜里都揣着一个比它强亿倍的电脑?现在的量子计算机不也这样吗?刚起步,看起来笨笨的,只能做特定的事,谁知道几十年后会变成什么样?

当然,也不能盲目乐观。最大的坎还是纠错,要做一台能真正通用纠错的量子计算机,需要百万甚至千万级别的稳定量子比特,现在最先进的也就几千个,路还长着呢。中间说不定还会遇到新的瓶颈,卡个十几年也很正常。

不过话说回来,哪项改变世界的技术不是这么走过来的?烧钱,爬坡,慢慢熬,熬出来了就改变世界,熬不出来也给后面的人铺了路。

那天聊到傍晚,雨停了,桂香味更浓了,巷口卖梅花糕的摊子开始排队,人声鼎沸。

发小结了账,说他晚上还要回实验室赶进度。我咬了一口刚买的梅花糕,热乎的糖流出来,烫得嘶嘶吸气。

你说神奇吗?我们在这么烟火气的巷口,聊了一下午关于未来的技术。其实量子计算从来都不是飘在天上的玄学,它就是一群人在实验室里,一步一步磨出来的东西。

说不定哪天,它就悄悄钻进了我们的生活,就像今天满城的桂花香,你没刻意找,它就来了。

作者|科技

排版|科技

审核|阿辰

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