上周六,9月23号,南京城吹了第一阵带着桂花香的秋风。我约了个老朋友在中山陵脚下的社区咖啡馆见面,他博士读的量子物理,现在在国内一家做量子计算的团队蹲研发。我之前刷新闻刷到满脑子都是“量子优越性”“算力霸权”这种玄乎的词,坐下来喝了三杯冰美式,聊了快三个小时,把我之前攒的大半错误认知全推翻了。
大多数人对量子计算的第一个误区,是把它当更快的普通电脑
很多人聊起量子计算,第一反应就是:这东西做出来,我就能用比现在快一万倍的电脑刷抖音?打游戏再也不会卡了?
错的离谱。
现在我们手里的电脑、手机,不管多贵多高端,本质上都是靠一堆晶体管的开关来算东西,一个开关要么是开要么是关,对应数字就是要么0要么1,所有的计算,都是把一堆0和1摆来摆去算出来的。
量子比特不一样。它可以同时处在0和1的叠加态。我那个朋友给我打了个最通俗的比方:普通比特就是扔到桌子上已经停了的硬币,要么正面要么反面,确定得很。量子比特就是扔出去还在空中转的硬币,在它落地之前,它既是正面也是反面。

就这么点区别,带来的能力差是天差地别。n个量子比特就能同时处理2的n次方种可能性,相当于你普通电脑要算好几万年的穷举,量子计算机几秒钟就算完了。
不过话说回来,它不是万能的。这种能力只适合那种“有一大堆可能性需要同时试”的任务,比如找分子结构、破解密码、优化上万个节点的路线,你让它算个1+1,刷个朋友圈,开个视频会议,它还不如你现在手里的百元机好使。
朋友说,现在实验室里跑的量子计算机,全都是专用机,只干特定的活,根本不是拿来给普通人日常用的。之前网上吹什么“五年后量子手机取代iPhone”,纯纯割韭菜的鬼话。
为什么说真正的改变,最先发生在我们看不见的地方
我之前一直以为,量子计算最先落地的场景要么是密码对抗,要么是航天军工,反正和普通人没关系。结果朋友说,现在看得见摸得着的落地,全在制药和新材料领域,就是你吃药、开车、用的电池,都和这事有关。
为啥?说穿了很简单。我们现在要研发新药,找新材料,本质上都是在玩分子尺度的积木。分子原子本身就是遵循量子规律的东西,你用普通电脑去模拟它们之间的相互作用,就好比拿一把米尺去量一个蚂蚁的腿,误差大到根本没法用。只能靠一遍一遍在实验室试,瞎猫碰死耗子。
量子计算不一样啊。量子比特本身就是量子尺度的东西,用它来模拟量子过程,简直是天生一对。原来我们筛一款新药的靶点小分子,要在实验室试几千几万种,花好几年烧好多钱,现在用量子计算提前在计算机里模拟,直接把99%没用的都筛掉,剩下的极少数再拿去做实验,这效率提的不是一点半点。
前两年已经有研究团队,用量子计算成功模拟出了新冠病毒主蛋白酶的结构,帮着研发新药,这事是公开可查的,不是什么噱头。

还有新材料,现在电动车的电池密度提不上去,光伏电池转化率卡了很久,很大一部分原因就是找不到合适的新材料,原来找新材料全靠试,十年能出一个能用的就不错了,量子计算能直接帮你算出哪种结构符合要求,大大缩短研发周期。
说实话我当时听完第一反应是,那这不是抢了很多研发人员的饭碗吗?朋友笑了,说哪能啊。只是把科研人员从天天重复的筛样品、记数据这些破活里解放出来,让他们去想更核心的问题,去做更有创造力的事。又不是把整个研发过程都包了,最后成不成还是要实验室验证的。
别信两种极端说法,量子计算的落地比你想的有意思

现在网上聊量子,永远是两个极端。一边说量子计算全是骗局,都是骗经费割韭菜的,一边说马上就要颠覆世界了,赶紧买票上车炒概念。
其实都不对。
现在我们已经有的量子计算机,都是所谓的含噪声中尺度量子计算机,说白了就是量子比特容易受干扰,容易出错,算太复杂的东西误差会很大,但是干一些不太复杂的专用活,已经完全够用了。现在已经有药企、材料公司在用它来算分子筛材料,真金白银地在省时间省成本,不是放在实验室当摆件的。
那为什么说远?要做出来能随便干活的通用量子计算机,能破解现在主流的加密算法,那还得至少二三十年,别听那些营销说明年就能实现,鬼扯。至于市面上那些什么量子能量袜量子养生水杯,那和量子计算半毛钱关系都没有,纯纯智商税,碰到直接拉黑就行。
那天聊到最后,太阳落到紫金山的树林后面,咖啡馆里开了灯,桌上的咖啡早就凉透了。朋友说,其实我们现在做量子计算的,就像一百年年前那帮做真空管计算机的人,那时候谁能想到不到一百年,人人兜里都揣着个比当年全世界算力加起来还强的手机?我们现在也说不准未来量子计算会变成什么样子,会跑出什么我们想不到的应用。
它不是什么玄乎的魔法,也不是骗人的把戏。就是人类搞懂了新的物理规律,做出来的一个新工具而已。对吧?我们不用天天盼着它明天就改变生活,也不用上来就一棍子打死说都是假的。慢慢走,总会走出有意思的路来。
作者|科技
排版|科技
审核|安然