以牛顿和爱因斯坦为例,这些卓越的科学家在为人类深入了解物质、运动、时间、空间以及宇宙运行的基本规律做出了杰出贡献。但近一个世纪,科学家则开始关注原子及亚原子层面上的生命研究并发现在微观世界中,一些物理规律和传统物理理论相悖的现象。为何粒子在宏观层面上(比如星球、鸟、岩石以及万物)似乎会运行得更有规律,更能被预测,但是在纳米级微观层面上,这些粒子就像无头苍蝇一样毫无规律地乱撞。量子物理学由此而来,相关的研究也影响到了计算机科学的应用程序。微软以 GIF图像的形式来展现 5 个有关量子计算的基本真相,以此激发人们对量子计算的兴趣和关注。

1. 在量子态下,粒子会产生态叠加现象,即粒子以多种形态同时存在。(叠加原理是量子力学中的一个基本原理,广泛应用于量子力学各个方面,几种本征态叠加在一起的粒子状态, 这时这个状态也是不确定的)。

2. 对于某个超级复杂的难题,传统计算机可能要花费数百亿年(当前测算下的宇宙年龄)才能解决,而量子计算机只要几分钟就可以搞定。

3. 多少年来,人们将粒子和波视作两个互不相关的东西。但是在微观层面上,固态物质的粒子能以波的形式运动。

4. 量子计算机是以量子比特(qubits)来运行。在传统计算机中,基本信息单位为比特,在 0 和 1 的二进制系统上运行,但是量子比特,除了 0 和 1 之外,还可以表示 0 和 1 在一起排列的多种态叠加,如果传统计算机是单一乐器,那么量子计算机则是整个交响乐团,其计算能力可见一斑!

5. 在量子态下,任意两个粒子可以进入纠缠态,无论粒子之间距离有多远,都可以神奇地连接在一起,而这就为以后科学家研发量子网络设备提供了理论基础。