现代社会硕果累累的技术成就，几乎全都与量子力学有关。你打开一个电器，导电性是由量子力学解释的，电源、芯片、存储器、显示器的工作原理是基于量子力学的。走进一个房间，钢铁、水泥、玻璃、塑料、纤维、橡胶的性质是由量子力学决定的。登上飞机、轮船、汽车，燃料的燃烧过程是由量子力学决定的。研制新的化学工艺、新材料、新药，都离不开量子力学。
三、量子信息——量子力学与信息科学的交叉学科
既然量子力学出现已经超过了一个世纪，为什么最近在媒体上变得如此火热？回答是：量子力学与信息科学的交叉学科——量子信息。
而量子信息跟经典信息相比有很大的优势。
首先是一个显而易见的优势。前面比喻过：经典比特是“开关”，只有开和关两个状态，而量子比特是“旋钮”，有无穷多个状态。旋钮的信息量显然比开关大得多。
还有一个稍微复杂一点的优势。一个包含n个经典比特的体系，总共有2ⁿ个状态。想知道一个函数在这个n比特体系上的效果，需要对这2ⁿ个状态都计算一遍，总共要2ⁿ次操作。当n很大的时候，2ⁿ是一个巨大的数字。指数增长是一种极快的增长，比n的任何多项式都快。比如说，2ⁿ比n的10000次方增长得还要快。
但在欢呼之前，我们需要认清，这个巨大的优势并不容易利用。因为所有2ⁿ个结果是叠加在一起的，读取出来需要做测量，而一做测量就只剩下一个结果，其余的结果都被破坏了。所以我们只能把这个优势称为潜在的巨大优势，真要利用它，需要非常巧妙的算法。
这样的算法只对少数的问题能够设计出来，后面会举一些例子，如“因数分解”。有些科普文章把量子计算机描写成无所不能，快成神了，这是重大的误解。量子计算机的强大，是与问题相关的，只针对特定的问题。 |
