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最近，英伟达宣布推出全球首个开源量子 AI 模型 NVIDIA Ising（伊辛），旨在加速迈向实用量子计算机的进程，帮助研究人员和企业构建能运行实用应用程序的量子芯片。

美国政府宣布将向 9 家量子计算公司提供 20 亿美元的资助，以换取这些公司的股权。其中一半（10 亿）投给了 $IBM(IBM)$ ，IBM 同时表示还将自行投资 10 亿美元，建立首家专用量子计算芯片制造工厂。GlobalFoundries 将获得 3.75 亿美元。Atom Computing，PsiQuantum，Quantinuum， $D-Wave Quantum Inc.(QBTS)$ , $Rigetti Computing(RGTI)$ 和 Infleqtion 预计各获得 1 亿美元，而初创公司 Diraq 预计获得 3800 万美元。

这些消息出来，顿时让量子计算走上了快车道。我最早关注量子计算，是在去年 1 月份，当时黄仁勋说量子计算落地至少还得二三十年。结果才过两三个月，英伟达就宣布入场，成立了量子实验室，一年之后就推出了开源 AI 模型。现在大佬们说话都得反着听么。

量子毁三观的特性

想要了解什么是量子计算，我们先来看看什么是量子。作为这个世界上的普通人，作为当年的物理学霸，我最能理解的就是牛顿定律。我向上无法理解宏观宇宙的相对论，向下没法理解微观世界的量子理论。我觉得微观世界里量子的特性都太毁三观了，大家看看是不是这样：

波粒二象性 + 观察者坍塌效应

如果单单说波粒二象性，没什么稀奇的，初中物理做的光反射和单缝衍射实验就可以证明光子既是波又是粒子，勉强还在我们正常世界的认知范围内。而费曼提出的观察者效应就让人难以接受了。他说：如果让光子一个一个通过细缝，在没有人观察的情况下，它会呈现波的效果。但只要有人观察，它就会呈现粒子的效果。当时他并没有条件做这样的实验证实，但现在已经被很多人证实了观察者效应确实存在。

而更进一步，惠勒提出即使在光子已经通过了细缝之后，快到终点时，再决定要不要观察，这个观察动作也能影响光子怎么通过细缝。不知道读者听懂了没？这就意味着“后面”的选择决定了“前面”所走的路径，未来影响了过去。这怎么可能？但诡异的是这也已经被实验证实了。

这里的波的特性其实是量子的叠加态，当有人观察时，它会坍塌到一个确定的状态，呈现粒子特性。刘慈欣在他的《球状闪电》里也提到了一个让人细思极恐的剧情，虽然不是真的，但仍然看得我汗毛林立：有科学家找了很深屏蔽很好的矿井，搬走了所有设备，撤离了所有人，确保里面绝对没有任何观察者。但实验结果是球状闪电仍然坍塌到了粒子态。说明什么？说明暗中有观察者...

关于观察者效应，我有一个自己的理论：这个跟计算机图像渲染技术太像了：为了节约计算资源，我们只需对大家看到的画面进行精确渲染，对大家看不到的画面粗略渲染就可以了。如果我们看到的自然现象只是渲染效果，而不是自然规律，那一切都说得通了。只要在光子到达终点前，在需要渲染的时候，根据有没有观察者来决定怎么渲染，那确实可以实现这种诡异的观察者效应。但如果用这个理论来解释的话，那我们的世界就是虚拟的了。所以我个人在很大程度上相信这个世界是虚拟的，相信有造物主的存在（但我不信任何现存的人类宗教）。

用费曼的一句话来结束这个特性的介绍：这包含了量子力学的核心秘密，没有人能真正理解它，我们只是学会了怎么用它。

叠加态

大家一定都听说过薛定谔的猫，这是薛定谔的思想实验，用来讽刺叠加态的。更讽刺的是后来叠加态被证实，并且由此做出了量子计算机。而“薛定谔的猫”反而成为了量子叠加态最有名的注解，以至于很多人以为是薛定谔发明了这个理论。

薛定谔是这么说的：想象一个密封的盒子，里面放着：一只活猫、一些放射性物质、一个感应器、一瓶毒气。放射性物质在一小时内有 50% 的概率衰变。一旦衰变发生，感应器就会触发机关打碎毒气瓶，猫就会死。如果没衰变，猫就还活着。整个装置被完全密封，外面的人无法知道里面发生了什么。当人们打开盒子之前，如果说量子处于既衰变又没衰变的叠加态，那么这只猫是不是也处于"既死又活"的叠加态？

薛定谔认为这是何其荒谬，跟他站在一起的还有一位巨咖 -- 爱因斯坦。爱因斯坦说“上帝不会掷色子”，明确反对量子力学中的随机性坍塌说法。

但两位大咖这次真的错了。量子叠加态真的存在，并且人们还根据叠加态特性做出了量子计算机。没人观察的时候，量子就像一枚旋转的硬币，处于既是正面又是反面的状态。而“观察”就相当于你的手按上去，硬币状态就坍塌了，变成了非正即反。

量子纠缠

两个同源的微观粒子，会形成纠缠系统。一旦纠缠建立，两个粒子无论相距多远，观察其中一个，另一个的状态也会瞬间坍塌，且形成相关性。

比如把一个粒子分裂成两个相互纠缠的粒子 A 和粒子 B。把这两个粒子一个送到地球，另一个送到遥远的比邻星。我们在地球上改变粒子 A 的状态，比邻星上的例子 B 的状态瞬间也会被改变。这个过程瞬间完成，不需要时间。所以不能超越光速的只是物质的速度，信息的传递可以通过量子纠缠忽略空间和时间。

关于量子纠缠，我也有我自己的一套理论：我觉得这可能证明了高维的存在。也许两个相互纠缠的量子，在第四维度是关联在一起的，所以可以一起联动。就好像我们用一根杆子在三维空间上连接两个平面上的圆形，在二维平面上看起来它们之间没有任何接触，但由于杆子的作用，无论多远它们都可以实时联动。这似乎是同样的效果。

量子计算原理

量子计算，正是利用了量子的叠加态，相干性等种种特性。对于普通计算机，如果它有一个比特位，那它同一时间只能处于 0 或者 1 两种状态的其中一个。如果它有两个比特位，那它只能处于 00, 01, 10, 11 四个状态的其中一个。而对于量子计算机来说，如果它有两个量子比特，由于叠加态的存在，它可以同时处于 00, 01, 10, 11 四个状态之中，也就是可以同时用四个状态进行计算。遍历所有状态，普通计算机需要算 4 次，它只要算 1 次。

这么说很抽象，举个走迷宫的例子：如果把比特位当做是迷宫的岔路，普通计算机像是一个人在每个岔路都依次尝试一次，每次试错都要花时间，属于串行尝试。量子计算机则像是孙悟空，可以同时变化出无数个"分身"，这些分身同时存在，可以同时进入所有岔路。只花一次的时间就能试出正确的那条路。只不过要小心，这是不能被人发现的，一旦有人观察，这些“分身”就会消失，坍塌成孙悟空本尊了（观察者效应）。

未完待续...

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