即使“量子”这个词不会立刻让你望而却步，量子计算机听起来仍像是一个扎根于科幻小说、而非现实的古怪概念。
不过， 该领域近期的突破 表明，这些速度惊人的计算机或许会比我们想象的更早问世。
而且，它们的到来有许多值得我们期待的理由。
初创量子计算公司 QxBranch的董事会成员雷·约翰逊（Ray Johnson）解释了其中一些原因。这家公司是众多致力于将量子计算从实验室推向现实世界的企业之一。他向《商业内幕》作了说明。
量子计算机 的吸引力 在于它们能够解决几乎无法解决的问题——这些问题极其复杂，以至于当今的计算机需要数十年才能解决。理论上，量子计算机能在你喝完早晨的咖啡之前解决这些问题。
“无法解决”的问题
我们日常使用的普通计算机采用“比特”存储信息，取值为 1 或 0；一串 1 和 0 则代表特定的数字或字母。
另一方面，量子计算机利用了物理学中一种非常奇特的现象：微小粒子可以同时存在于多个位置。它们不使用只有两种“状态”的比特，而是使用一种称为量子比特、简称“量子位”的单位；量子位多了一种状态——它可以是 1、是 0，也可以同时是两者。
因此，由两个比特构成的普通计算机只能将信息编码为四种可能组合之一：00、01、10、11。量子计算机则可以同时容纳这四种组合。这使它们能够处理比普通计算机多得多的信息，且这种差距呈指数级增长。
理解普通计算机与量子计算机差异的另一种方式，是想想数学中著名的“旅行商”问题的一个版本。在这个问题中，你是一名计划公路旅行的销售员，想要找出穿行 10 座不同城市的路线中，哪条最省钱（从汽油开支来看）且最快。
普通计算机必须分别计算所有路线的长度，然后比较结果，才能找出最佳路线。量子计算机则可以同时算出所有路线的长度，因为量子位能够一次处理大量信息——因此更快得到答案。
量子差异
在量子计算机普及之前，还有几个障碍需要克服。
目前，这些计算机必须置于超低温环境中，哪怕最轻微的干扰也足以使其脆弱的状态崩溃。不过，在谷歌 3 月的一项重大突破中，该公司找到了让量子计算机更稳定的方法。一些科学家因此表示，我们或许已经走到实现功能完备的量子计算机这段路程的一半。谷歌正与 NASA 和 IBM 一起努力实现这一目标。
Julian Kelly/加州大学圣塔芭芭拉分校/Google。谷歌研究人员用于展示量子计算的芯片。
等量子计算机最终问世，它们有望彻底改变整个行业。
约翰逊也曾担任洛克希德·马丁公司的首席技术官。他解释说，我们现在的计算机非常擅长完成人类不擅长的事情。例如，人类无法记住 1000 万个数字，把它们放进电子表格，再迅速用这些数字进行计算。这些工作我们交给普通计算机来做。
量子计算机做这些事情并不会比普通计算机更快。要把一组数字相加，并没有更好或更快的方法。
约翰逊说，量子计算机真正有望大显身手的地方，是弥合计算机擅长之事与人类擅长之事之间的差距。
人类非常擅长在复杂环境中梳理情况并从中找出目标——就像在人群中找到“威利在哪里？”里的威利。我们的大脑天生就能做到这一点，而且比计算机所需的努力少得多。不过，量子计算机可以被编程成更像人脑那样运作。
这是因为量子计算机和人类一样，能够从经验中学习。例如，如果量子计算机运行的程序在某项任务上不断出错，它实际上可以自行调整该程序的代码，避免今后再犯这些错误。
这一概念称为机器学习——它类似于电子邮件服务如何学会把哪些邮件放入垃圾邮件文件夹、哪些邮件放行到收件箱，但要复杂得多。
量子计算机的机器学习能力可以帮助我们更快、更高效地完成许多事情。
量子计算的应用
例如，量子计算机可以简化航空航天、军事和国防系统的运作。如今我们拥有大量卫星，不断收集海量图像和视频。约翰逊说，这些数据多到没有人能全部筛查，因此很多数据会被丢弃，从未有人查看。尤其是因为当今的计算机不擅长快速识别和从海量数据集中挑出目标。
量子计算机可以更快地筛查这座庞大的数据山，并指出哪些图像和视频值得人们仔细查看，哪些可以直接丢弃。
量子计算机的这项能力也可能带来更安全的车辆。量子计算可以帮助打造半自动驾驶汽车（没有 NASA 的无人驾驶汽车那么令人兴奋），这类汽车能够帮助我们在球滚到街上、需要刹车时及时发出提醒。
这只是量子计算机可能改变各个行业的初步一瞥。
约翰逊认为，未来几年我们会看到更多小型突破，五年内则会出现重大且足以改变局面的突破。
每个家庭都拥有一台量子计算机，仍是遥远的未来。但要实现这一点，关键在于打造易于使用的界面，让每个人——而不只是实验室里的计算机科学家——都能使用量子计算机。这正是 QxBranch 将要着力的方向。
另一方面，量子计算在工业和商业领域的应用似乎并没有那么遥远。
本文由以下机构合作发布： 《商业内幕》。本文的发布并不意味着世界经济论坛认可其中的观点。
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作者：Kelly Dickerson 是《商业内幕》的科学记者，报道太空和物理学。
图片：2007 年 1 月 9 日，在台湾积体电路制造股份有限公司（TSMC）位于新竹的厂区，一片 12 英寸晶圆正在展示。路透社/张良一。
