2020一起感受前沿科学的魅力(4)

　　说完量子力学的一些基本现象，再来看20世纪发展特别好的另外一个学科，就是计算。计算是什么意思？计算本质上是有一个输入，然后有一个指定输出。如果是简单的两位数、三位数计算，可以用一张纸、一支笔就算出来。但变为五百位数这么多甚至更多，计算就会很困难。很多密码学就建立在这样的基础上：找一些计算上非常困难的问题，全世界研究了很长时间都不知何解，甚至怀疑这个计算问题本质上就很难，就把这样的难题用做密码学的基础，构建了今天社会上很多跟电子商务有关，跟互联网相同的事情。这个事情在1994年发生了一个很大的变化，当时AT&T贝尔实验室发现，如果有一个量子计算机，可以把很大的数字很快分解出来，这个快和我们现在已知的最好的经典计算机场运行算法的差别非常大，这个大随着这个数字越长体现越明显，这不是经典计算机可以多买一些机器、多等它几个月就可以做的，而是你把全世界所有计算资源加到一起，一直计算到宇宙毁灭都算不出来的东西，可能量子计算机不到一分钟就算出来了。

　　大体而言，量子算法就是利用叠加态所产生的天然定性的能力，再克服一些困难，像测量本身的不确定性带来对原来物体状态的破坏等来实现的算法。但这里要划一下重点，并不是所有问题量子计算机都可以迎刃而解。很多问题我们理论上知道，量子计算机没有帮助或者有帮助并不是特别大。所以整个量子计算要研究一些根本问题，就是哪些计算问题量子计算机有帮助，有多大帮助及我们如何实现这些帮助，这就是量子计算的根本性问题。

　　 （本版内容系三位科学家在第二届腾讯青少年科学小会上的报告，本报记者邓晖采访整理，略有删减，标题为编辑所加。）

【编辑:卞立群】