量子计算会是未来计算机发展的方向吗？

信息的交互已经并且一直伴随着人类的进化和社会的发展，这里包含两个方向的问题，一个是信息知识的提取和信息交互的效率；另一个是隐私的保护。

当我们非常骄傲地在讨论人工智能、大数据的时候，回过头看一下，我们全世界计算能力的总和全部加在一起，大概一年都没有办法完成对2的80次方或者90次方数据的搜索，其实2的90次方是一个很小的数据，但我们大脑里面1千亿个脑细胞在一年里都数不过来，所以我们人类目前的计算能力是非常微弱的。

但是非常不幸的是随着半导体晶体管慢慢的接近纳米量级，我们原来的计算规则又不再可靠了，所以摩尔定律慢慢失效了，大家在问为了进一步解决计算的瓶颈我们要怎么办？未来计算机的发展道路在哪里？如果这个问题没解决，我们是很难进一步发展所谓的大数据或者人工智能等技术的。

有意思的是，一个新的科学——量子力学在近百年的发展过程中已经解决了这些问题，初步地做好了准备，我们甚至也希望能够通过这方面的研究来部分地回答人类意识是怎么产生的这个问题。

量子通讯，量子计算和量子模拟

大家都学过牛顿力学，牛顿力学告诉我们F=MA，一旦方程决定，粒子之间的引力都是可以定的，我们用微分方程就可以算出来，也就是，一旦确定了初始状态，所有粒子的未来运动状态都是可以精确预言的。但是量子力学却告诉我们，随便想一下，你对整个世界状态的演化都是会产生影响的。

量子的概念很简单，比如这里有一瓶水，我把它细分，最后看到一个水分子，这就叫做构成物质的最基本单元。我有个15瓦的灯泡，它每秒钟放射出很多电磁波，拿放大镜来看一下，又发现它每秒钟会发射出百亿个光子，你把一颗颗小颗粒找出来的时候，它就变成了能量的最基本携带者，但是它不存在二分之一个水分子，二分之一个铁原子，也不存在着二分之一的光，所以它是不可分割的。

光子因为在平时飞的时候有时会和周围的环境相互作用，所以你并不知道它在哪，这时候它就可以处于这样一种0和1的叠加。有了这种状态之后，就会产生一种非常奇怪的现象，如果有单个粒子可以处于0+1的状态，那么两个粒子可以处于0、0+1的状态，那这是什么概念？比如我见到洪小文博士的时候，我说我给你一个纠缠的骰子，我到北京去了，他在办公室扔那个骰子，六分之一的概率，随机得到1到6这个结果里的某一个，他扔的是2，结果我手中的骰子，也是2，他扔个3，我这里又是3。所以到了微观世界里会存在这样一种状况，就是两粒子体系，按照爱因斯坦的说法就是在遥远地点之间会有这样诡异的互动。当我们把这些东西开始用于信息科学领域的时候，一个新的学科就诞生了。通过这种方式就可以产生一种原理上无条件安全的通行方式。

另外，它利用这样一种所谓纠缠的概念，如果这里面有很多纠缠物质，比如蒲院士从上海到合肥旅行，我可以做一个测量，把两两的粒子都缩到0、1、0的状态，他得到这个状态之后，我把他从合肥过来的时候可以用同样多的物质把他重新构造出来，量子力学允许我们在量子世界里面可以实现筋斗云，异地传输。我们人大概是由10的28次方的粒子构成的，我要传送这么大的粒子不可能。但是我能不能传输100个粒子呢？100个粒子估计在不久的将来就可以实现，利用这样一种所谓纠缠的概念，那就可以用来做量子计算了。假定里面有100个存储元，我同时可以对2的一百次方进行计算，因为它是同时存在的，这样就可以实现快速计算。在人工智能和大数据技术里如果要求解一个10的24次方，编个方程组，利用目前的天河二号大概需要100年时间，但利用量子计算机只需要0.01秒。虽然要把筋斗云异地传送技术实现还是比较困难的，但是已经可以简单的用来做量子计算了。

量子计算很直接的就是量子模拟系统。目前我们在实验室里面已经能抓到200个左右的原子，每个原子都处于两个状态的叠加，所以我可以对2的200次方的状态进行相关的操纵，我觉得我们大概会在10年里面达到这么一个目标。有了这个目标以后，至少在计算方面的能力会比目前我们全世界的总和加起来的平方还要多，所以这个东西本身就巨大地改变了我们的一些事情。