“同时尝试所有可能”的误解
“量子”课程第 10 课，共 23 课。免费，有动画和小测验。
连媒体都在重复的误解
几乎每篇文章都写：“量子计算机同时尝试所有可能，所以快几十亿倍。”学完叠加之后听起来挺合理，但这不对。要真这么简单，量子计算机能瞬间解决任何问题。实际上，它会巧妙地抵消错误答案，而且只对有特殊数学结构的问题管用。
为什么“同时全部”是个陷阱
物理学家斯科特·阿伦森多年来一直这么解释。没错，你可以造出所有选项的叠加。但马上测量的话，只会得到随机的一个。随机挑一个检查，普通笔记本也能做。所以需要一个技巧：安排好干涉，让正确答案被放大，其余的抵消。2016 年，阿伦森和漫画家扎克·韦纳史密斯合作画了 SMBC 漫画《The Talk》讲这件事，物理学家们至今还在互相转发。
格罗弗：实打实的加速
1996 年，洛夫·格罗弗发明了量子搜索。想象一个没排序的数据库，一百万条记录，要找其中一条。经典电脑最坏要查一百万次，平均五十万次。格罗弗算法大约 800 步就够。这是“根号 N”加速：数据库大一百倍，步数只多十倍。很强，但不是瞬间完成，更谈不上“同时全部”。算法那一级会细讲。
哪里优势巨大，哪里为零
指数级优势，也就是把要算好几年的问题变成几小时，只在少数问题上被证实。最主要的是：分解大数（部分互联网加密就靠它的难度）和模拟分子、材料。搜索和部分优化问题有中等优势。至于游戏、视频、社交和表格，量子计算机毫无用处：普通芯片更快更便宜。也没有任何证据表明量子计算机能快速解决所有难题。
不是替代，而是加速器
量子计算机不会取代你的笔记本，也不会装进手机。更准确的想法是把它当成显卡：CPU 干所有日常活，GPU 管图形和神经网络。量子处理器（QPU）也一样，只从普通电脑那接一个很窄的子任务，比如算一个分子的能量，然后把答案送回去。大公司已经把 QPU 放在超级计算机旁边，搭建混合系统。
怎么不被标题党带偏
2019 年，谷歌宣布它的 Sycamore 芯片用 200 秒解决了一个超级计算机要算 10,000 年的任务。IBM 很快回应说大约 2.5 天就够；2022 年，中国科学家用 512 块显卡约 15 小时就算出了同一个任务。而且那个任务是专门设计的，没有实际用途。看到新闻先别激动，过一遍清单上的五个问题。五个都是“是”的情况很少，这很正常：科学是一步步走的。
自测一下
- 标题“量子计算机同时检查所有密码”错在哪？
正确答案: 测量只给一个答案；暴力破解只有“根号 N”加速. “同时全部”是误解。猜密码适用的是格罗弗算法，它给的是“根号 N”加速，不是瞬间破解。 - 一家创业公司承诺“Excel 的量子加速器”，你怎么看？
正确答案: 持怀疑态度：表格没有量子优势. 普通表格运算，笔记本又快又便宜。量子优势只存在于少数特定问题。 - 清单上哪个问题最先能戳穿 Sycamore 2019 年的纪录？
正确答案: 这个任务有人需要吗？. 那个任务是专门为演示设计的，没有实际用途。而且经典方法很快就追上了差距。
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