量子力學是什麼？聽了正確的解讀就能理解 | 科技袁人_風聞

導讀

　　為什麼會有很多人覺得量子力學難理解，有很多了不起的科學家都覺得量子力學難以理解呢，難理解的是這本操作手冊，為什麼是這個樣子？你先要學懂它是什麼，然後你再問為什麼，為什麼是這樣，這個是很神奇的，直到現在我們也不知道它為什麼是這樣。

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　　本視頻發佈於2021年9月19****日，觀看量已超3萬

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　　【9月11日19:00，我在今日頭條 / 西瓜視頻 / 抖音進行多平台直播，聊了聊量子科技現在與未來。我們把直播的精彩片段剪輯成視頻，共兩集，這是第二集。第一集見百年前就提出的量子，為什麼突然成為熱門話題？| 科技袁人】

　　為什麼會有很多人覺得量子力學難理解，有很多了不起的科學家都覺得量子力學難以理解呢，難理解的是這本操作手冊，為什麼是這個樣子？你先要學懂它是什麼，然後你再問為什麼，為什麼是這樣，這個是很神奇的，直到現在我們也不知道它為什麼是這樣。但是無論如何你可以先學懂它是什麼，這個是一點都不難的，所以我們下面就來講講它是什麼。

　　量子信息當中，對於量子力學用到的最主要的是有這麼三大部分，我把它開個玩笑，起個名字，我稱為三大奧義，第一個是疊加（superposition），第二個是測量（measurement），第三個是糾纏（entanglement），還有跟經典的信息科學對照，傳統的信息科學基本操作對象叫做比特，這個大家都非常熟悉是吧？

　　量子信息的基本操作對象叫做量子比特，叫做quantum bit，簡稱qubit，下面我們就來仔細的解釋一下這些概念。

　　如果你能夠理解這些概念，那麼你對於任何一個量子信息的技術，你都知道它大致是什麼意思了。首先經典的比特是什麼意思呢？一個比特就是説，一個體系它有且只有兩個狀態，這兩個狀態我們一般就用0和1來代表對吧？比方説我們的計算機裏邊，每一個存儲單元就是一個比特，就是説它可以，比方説那個電的開和關，就是0和1，然後量子比特跟經典的比特區別是什麼呢？

　　假如説經典的比特就好比一個開關的話，那麼量子比特就好比一個旋鈕，旋鈕的特點是什麼？它是連續可調的，它可以指向任何一個方向是吧？這個圖是《秦時明月》裏面的少司命，因為他的大絕招就是手畫出這麼一個圓，這個剛好是比劃出這麼一個旋鈕的樣子，所以這個就可以作為量子比特的一個比喻。

　　那麼在實驗中我們要產生一個量子比特，有一個非常自然的體系就是偏振光，大家如果學過高中物理的話，應該都知道偏振光對吧？我們平時見到的自然光它是沒有偏振的，也就是説所謂光其實就是電磁波對吧？它的電磁波，它有一個電磁波場，電磁場所在的方向，如果是自然光那個場，它是在所有方向都均勻分佈的，所以它是沒有偏振的，但你如果把它通過一個偏振片，那它出來之後，它就只有一個方向偏振了，跟那個偏振片是一樣的。

　　比方像這個，它出來就是隻有豎直方向，水平方向就沒有了，像這種就是偏振光，傳統有一種3D技術，那就是説左右兩隻眼它各自是某一個方向偏振的，比方説一隻眼是水平偏振的，一隻眼是豎直偏振的，所以兩隻眼看到的圖像是不一樣的，這兩個稍有區別，然後疊加起來就會產生一個3D圖像，這是最傳統的一種3D技術。

　　所以這個偏振光，是我們日常生活中就經常見到，這個概念大家應該很熟悉是吧？這個偏振它可以指向任何一個方向，所以你用這個偏振的方向，就可以來當做一個量子比特。

　　OK，所以我們可以把偏振，就把它當成一個偏振的方向，當成一個矢量，然後這個矢量可以指向任何一個方向，對它唯一的限制就是它的長度要等於1，所以這個矢量呢，你從原點出發，然後一個長度唯一的矢量，你説它的最後這個端點會形成什麼？回答是一個單位圓，就是一個半徑為1的圓。

　　所以對量子力學當中一個狀態的最好的表示，就是説它是從原點出發，指向單位上任何一點，這樣構成的一個矢量。然後有了矢量之後，立刻就可以進行這種線性疊加的運算。比如説有一個水平方向的一個矢量，加上一個豎直方向的矢量，它們倆加起來會是什麼？很明顯加起來是得到一個45度方向的矢量，然後這兩個如果相減呢，相減是得到-45度方向的矢量，然後剛才那兩個是它他們等權重的加減是吧？你還可以加一點權重，比方説水平方向是1倍，然後加上那個豎直方向√3倍，這樣就會得到一個60度方向的矢量對吧？

　　所以通過這些矢量的線性疊加，你可以把任何一個方向的其它的矢量都給產生出來，這個實際上是線性代數里面的基礎內容是吧？大家學過線性代數的話，肯定覺得這個都非常熟悉。

　　然後下面一個新的概念叫做基組（Basis set），它就是説你任何兩個矢量，只要它們是垂直，我們就可以把它們定義為是一個基組。實際上我們平時，我們學解析幾何的時候，初中高中學解析幾何的時候，你乾的第一件事情不就是要設定一個座標系嗎？有個x軸，有個y軸，x軸和y軸特點是什麼？他們之間要成90度對吧？實際上這是對它們唯一的限制，然後至於説它們90度的方向是直的，是水平的，和垂直的呢，還是±45度，還是任何其它方向的，其實都可以對吧？

　　唯一的要求只是説它們要互相垂直，那麼我們就正好用這個解析幾何來做一個比喻，我們學解析幾何的時候，你要解一道題對吧？第一件事你就要設立一個座標系，有了這個座標系之後，你就可以把任何一個點它都可以給定它一個xy座標，一組xy座標，然後你就可以算任何其它東西，比如説算出兩點的距離對吧？但最後你算完了之後，這個結果肯定應該跟座標系是無關的，無論你這個座標系怎麼平移或者旋轉，比方説你兩點之間長度是1，你在任何座標系算出來肯定都是1，不可能你換個座標系它就變成2了對吧？

　　所以就是説座標系是對我們有幫助的一個輔助，但是計算結果應該是跟這個座標系無關的，矢量的基組也是這樣，所以量子力學的基組就好比解析幾何那個座標系，怎麼取這個基組並不重要，真正重要的就是説，你要有一個基組，我們開個玩笑，就好像現在很多長輩對年輕人逼婚，就是説我並不在乎你找一個什麼樣的對象，真正關鍵的就是説，你要有一個對象，所以甚至催生了這樣的業務，什麼所謂租女朋友回家過年之類的。那麼前面這些都是一些非常容易理解的，應該高中水平理解起來都毫無問題是吧？

　　然後量子力學裏面為了描述方便，我們引進了一個新的符號，叫狄拉克符號，比方我們前面説的水平方向的單位矢量，我們就把它寫成一個尖括號，就是説一個豎槓加一個斜的尖括號，裏面填上一個0，表示0這個矢量，表示水平的單位矢量，然後中間填上1，就表示這個豎直方向單位矢量，然後它們倆疊加起來，就可以產生，兩個等權重的相加，就會得到一個加號，或者説是正這個符號，這是表示正45度的，然後它們倆相減就會得到負45度。

　　這4個是最最常用的狄拉克符號，也是我們最常用的4個矢量。

　　用第二個符號我們就很容易表現這個矢量的線性疊加，比方你看到|0>這個矢量，加上|1>這個矢量你會得到√2加這個矢量，為什麼會出現一個√2？

　　因為它的長度是√2，但是我們要求每個矢量長度都要回到1，所以你要得到加號這個矢量，你要把它0加上1，然後除以√2，然後你如果願意的話，你可以反過來用加號和減號這兩個加起來，然後除以√2，然後你就會得到|0>這個矢量。

　　那麼説來説去狄拉克是誰？狄拉克就是左邊這個人，狄拉克是一個英國的物理學家，得到諾貝爾物理學獎，狄拉克提出有一個基本的物理原理，叫做疊加原理，就是説如果兩個狀態是一個體系允許出現的狀態，那麼這兩個狀態的任何的線性疊加，也是這個體系已經出現的狀態。

　　那什麼叫做線性疊加呢？其實剛才我們已經演示了，建議大家就是説，兩個矢量以任何權重加起來，然後最後那個長度要回到1，所以兩個狀態0和1，它們的線性疊加就是指的a|0> + b|1>，其中 a和b是兩個數，對於它們唯一的限制就是a的絕對值的平方加上b的絕對值的平方等於1，比如説加這個狀態,就是説0加上1然後除以√2，減這個狀態就是（|0> - |1>）÷√2，那麼這個疊加態，實際上它就相當於從原點出發，然後在這個單位圓上任何取一點，每一點都對應着一組a和b。

　　所以我們總結一下量子疊加，就是説首先一個比特就好比一個開關，一個量子比特就好比一個旋鈕，一個比特只有兩個狀態，一個這樣的比特卻有無窮多個狀態，所以量子比特能幹的事情，顯然比經典比特能幹的事情要多。

　　然後第二個測量，量子測量它最大的特別之處，它意味着這個世界上存在真正的隨機性，這個圖也是來自《秦時明月》，這是《秦時明月》裏面的白鳳是吧？白鳳的大絕招是分身，然後你不知道其中到底哪個是真的，這表示一個真正的隨機性。

　　為什麼我們要強調真隨機性呢？在經典力學裏面，測量最大的特點就是説，在測之前那個狀態已經存在在那兒了，所以無論你看或不看，它都在那裏，現在不是有首著名的詩嘛，説你見或不見我，我都在那裏，很多人以為這是第六世達賴喇嘛倉央嘉措寫的，不是，它實際上是一個當代的詩人寫的，就是這位，扎西拉姆多多，漢語名字叫談笑靖，她是一個漢族人。但是量子力學的測量跟經典力學的測量是完全不一樣的，經典力學的測量跟其它的物理過程服從的是同樣的規律，量子力學是不一樣的。

　　量子力學把那個測量過程要單拎出來説，必須説它跟其它過程服從的物理規律是不一樣的，具體是什麼樣的規律呢，有兩點：

　　第一，每次測量的時候它必須要對應某個基組。

　　第二，我們來問一個問題，你現在要測的狀態是不是基組當中某個狀態？如果是，這個答案就很簡單，測出來之後這個狀態是不會變的，你進去是什麼，出來還是什麼。如果不是那就有意思了，如果不是那麼測量出來的結果，這個狀態會發生突變，它會突變到基組的狀態當中的某一個。

　　具體而言，假如我們在0和1的基組當中測量一個0和1的疊加態，a|0>+b|1>，那麼出來的結果必然就是0或1當中的某一個，它會以|a|^2的概率得到0，|b|^2的概率得到1，所以這個再次解釋了，為什麼|a|^2+|b|^2必然等於1，因為你只有這兩種可能的結果,所以它們倆加起來肯定100%，所以非常明顯的應用就是説對於加號這個狀態，最後回顧一下它不是等於0/√2加上1/√2，現在就是説a=b=1/√2，所以它的平方都等於1/2。

　　所以你對它做一下觀察，你會發現它有一半的概率變成0，一半的概率變成1，然後同樣減號那個狀態，它是0/√2減去1/√2，所以一個是正的，一個是負的，但是絕對值的平方之後還是兩個都是1/2，所以你觀察之後，它還是有一半得到0，一半得到1。然後你也可以在正和負的基組當中，去觀測0或者1這兩個狀態，它同樣也是有一半概率得到|+>，一半概率得到|->，所以它總是得到一個一半對一半的這樣的概率。

　　所以量子力學的測量它是非常深刻的，它改變了我們對於因果性的理解。就是説假如我們做很多次實驗，比方説你測量1萬次，然後你就可以預測你大概會有5000次得到這個，5000次得到那個，這個你可以預測得很準。

　　但假如你只做一次實驗呢，那你來預測一下，我這次得到0還是1，回答是我們完全無法預測。我唯一可説的就是説，它有一半概率得到，一半概率得到那個，這是我們可以做的最好的預測了。

　　所以必須明確一下，就是量子力學當中，同一個原因可以得到不同的結果，這個是跟經典力學完全不一樣的。

　　大家仔細想一想這點，經典力學裏面同樣的原因，必然得到相同的結果，量子力學卻不是這樣，量子力學同樣的原因可以得到不同的結果，所以它是具有真正的隨機性，這是量子力學本質的隨機性，這個是完全改變我們世界觀的。

　　然後在實用當中，這個量子的測量是唯一的，能夠產生真隨機數的方法。你説我們現在產生一個隨機數不是很容易嗎？你讓計算機去產生一個隨機數，它可以產生出來，那些都是偽隨機數，那些偽隨機數產生的辦法是它有個算法，然後有個種子，你輸入一個種子出來，然後它給你做一通數學運算，然後給你輸出一些數字，你看着好像是隨機，但假如那個種子不變，它出來那個隨機數的序列是不會變的，所以它是偽隨機，只有做量子力學的測量它才是真隨機。

　　然後在量子力學測量方面，我們也是走在世界前列的。比方説2018年9月19日，就是科大校慶的時候，科大60週年校慶，當時潘建偉研究組在《Nature》發了篇文章，説我們實現了“器件無關的量子隨機數產生”，這是量子隨機數的一大實驗成果。大家看不明白這個詞組沒關係，反正這是隨機數的一大進展。

　　然後第三個，最後一個奧義量子糾纏，這個量子糾纏是大家平時聽説最多，也是最莫名其妙的一個東西了是吧？

　　關於量子糾纏的種種錯誤説法是全世界最多的，比如説你整天會聽到各種各樣神奇的説法，我可以告訴大家這些説法全是錯的，你在市面上見到的對於量子糾纏的所謂科普幾乎全是錯的，正確的是什麼？

　　那應該去看我那本書，對於量子糾纏的正確理解是什麼？首先它不是個神秘現象，量子糾纏它完全是量子力學預言的一個現象，而且這個現象早在實驗上得到證實了，所以我們應該認真對待它，只要是學過量子力學的人都能夠理解量子糾纏，但是你如果沒學你當然不可能理解它，量子糾纏究竟怎麼來的，其實就一個原因，就是説前面我們説的量子疊加，就是第一條量子疊加，它對於多個粒子也是適用的，所以當你對多個粒子對它構造一個疊加態，它就會出現量子糾纏這種現象。

　　我們來舉一個最簡單的例子，對於一個粒子，假如它有兩種狀態可以取，我們打個比方，比方説它可以是紅玫瑰和白玫瑰，這是張愛玲的一本小説，它有紅和白這兩個基礎狀態，然後對於兩個粒子的基本狀態是有多少種呢？回答是4種對吧，紅紅、白白、紅白和白紅這總共4種組合是吧？所以當我們要問，這樣一個兩粒子的狀態，到底是處於什麼狀態，我們的基本回答並不是説這兩個粒子各自處於什麼狀態，而是要問這兩個粒子體系的整體有多少個基本狀態，然後把它們疊加起來。

　　回答是有4個是吧？然後假如是有3個粒子呢，那會有多少個基本狀態，回答就是2的3次方等於8個對吧？如果有n個粒子，有2的n次方個基本狀態，所以這麼2的n次方個基本狀態，它們的任何的量子疊加都是可以製備出來的。

　　那麼來看這個，|紅紅> + |白白>，然後除以√2，這是一個多粒子的疊加態是吧？然後你如果對它去做一下測量，然後你去問那個1號粒子，我們把它稱為A，這個1號粒子你會測出它是什麼？它一半的概率是紅的，一半概率是白的，對吧？但是每當你測出A是紅的，你就發現 B也是紅的，如果你發現A是白的， B也是白的，就是這兩者的顏色總是相同的，這才是真正神奇的地方是吧？

　　這個現象就是量子糾纏，所以你看量子糾纏沒有任何神秘之處，這是因為我們輸進去的那個狀態就是這樣，紅總是跟紅一塊出現，白總是跟白一塊出現，所以你測出來當然就是這樣，然後另外一個常見的例子是這個，把它反過來，説（|紅白> + |白紅>)，然後除以√2，那麼你同樣還是會發現,一半概率是紅的，一半概率是白的，而B同樣也是一半紅一半白，但是 A如果是紅的，B就是白的，A如果是白的，B就是紅的，它們倆總是反的，這個現象也是量子糾纏，它們都是同類的現象，只不過因為初始狀態不同，所以它們表現相反。

　　所以量子糾纏它實質是什麼？就是説你有多個粒子，然後這些粒子它們每一個的，各自的測量結果都是隨機的，但是這些隨機數之間是存在關聯的，這個關聯它可以是完全相同，也可以完全相反，你也可以是比如説90%的概率相同，但是如果是50%的概率相同，那就是沒關聯對吧？因為你隨機的兩個沒有任何聯繫的數字，它們也會有50%的概率相同。

　　所以很容易產生一個問題就是説，那麼任何一個多粒子的狀態都是糾纏的嗎？回答是不是，比如説最基礎那4個基本狀態，紅紅、白白、紅白、白紅，它們就沒有量子糾纏，因為它們的測量結果是確定的嘛，然後還有複雜一點的，就是你把這四個全都等權重地加起來，就是|紅紅>+|紅白>+|白紅>+|白白>，然後除以2，這看起來是個特別複雜的狀態是吧，但實際上它是最簡單的，因為你如果對它測量，你會發現a和b各自都有一半概率紅，一半概率白，而且它們是完全不相關的。所以這個看起來最複雜的狀態，實際上是最簡單的，它是一個沒有量子糾纏的狀態。

　　那麼前面這些是比較形象的説法，如果在數學上精確地描述量子糾纏，實際上也非常簡單，用高中數學就可以理解它是一個分離變量的問題。就是説一個二元函數F(x, y)能不能寫成一個關於x的函數f(x)乘以一個關於y的函數g(y)，最簡單的例子F(x,y)=xy ，它能不能分離？當然可以是吧，那f(x)=x，g(y)=y，那就可以是吧，這是道送分題。

　　下面一個稍微複雜一點的，F(x,y)=xy+x+y+1，它行不行？你稍微觀察一下，就會發現它可以寫成(x+1)(y+1)是吧？所以它還是可以。

　　再下面一個看起來也很簡單，xy+1，然後你就會發現怎麼都把它分解不開了。所以有些二元函數是可以分離變量的，也有一些二元函數是不能分離變量的，可分離的就叫做直積態，不可分離的就叫做糾纏態。為什麼叫做糾纏態？真正的區別是在這兒，對於直積態，我們就可以説這個體系它是粒子1處於某個狀態，粒子2處於某個狀態，你可以分別定義每個粒子處於什麼狀態，但是對於糾纏態，我們就不能用這個語言來描述這個體系了，你不能説它的粒子1處於某個狀態，粒子2處於某個狀態，你唯一可説的是，這個體系的整體處於某個狀態，所以它叫做糾纏態。就好比這兩個粒子緊密地糾纏在一塊了。

　　那這個量子糾纏是誰提出來的？實際上是愛因斯坦，愛因斯坦和他的兩個助手，叫做波多爾斯基和羅森，我們把他們三個人的姓氏首字母縮寫叫EPR，這EPR這三個人認為世界不應該是這樣的，他們堅信每一個粒子的每一個性質在測量之前都應該有個確定的值，所以他們老是問人，你是不是相信月亮只有在我們在看的時候才存在，難道我們不看月亮就不存在了嗎？所以是他們提出了量子糾纏這個思想實驗，他們的目標是要駁倒量子力學，很多人就以為量子糾纏，EPR這個現象它是發生超光速的信息傳輸，所以它違反了狹義相對，所以它是錯的，這個理解是錯的，真正的奇妙之處在於，仔細想想就會發現量子傳輸並沒有傳輸信息，所以它不違反狹義相對論，為什麼呢？

　　因為你要傳信息的話，你必須先約定好對吧？説你如果測得一個0，你就得到一個信息0，如果測得一個1，你就得到一個信息1，你必須要控制測量的結果對吧？但是量子力學不是已經告訴你了嗎？你不能控制，你只能得到一個隨機的結果，你想傳一個0，但是你唯一可以説的就是這次有一半可以得到0，一半可以得到1，你並不能保證這次得到0，所以你傳來傳去，傳的是一個隨機數，而不是信息，所以量子糾纏是完全不傳信息的，但是後面我們會知道，這個隨機數還是有用的，你可以將來在量子密密碼裏面，你可以把這個隨機數作為密鑰，所以最後你可以把它派上用場，但是並不是用它直接去傳信息。

　　所以到了現在量子糾纏就成了量子信息裏面一個重要的工具。所以我們對它有一個很好的比喻，它好比青銅時代的鐵，青銅時代，人類已經知道有鐵這種新的物質存在了是吧，你可以看出來它在下一個時代就是鐵器時代，它要派上很大用場，只不過現在我們還不太清楚該怎麼用，所以在下一歷史時代，量子糾纏肯定會變成一個特別重要的資源，它就變成像能量、信息，或者任何你現在能夠想到的其它資源同等重要的資源。

　　愛因斯坦他在這個量子糾纏上面其實是犯了一個錯誤，但是即使是犯錯誤也是對我們很有啓發，就像大話西遊裏面紫霞仙子説的，跑都跑得這麼帥，我真幸福。

　　最後還有一點就是説，量子糾纏它是一個技術難點，你並不限於兩個粒子糾纏，你可以3個粒子、5個粒子，甚至更多粒子，多少粒子都可以糾纏起來，但是你要糾纏的粒子越多，你要實現它就越困難。

　　所以每當你用到量子糾纏，都會使你這個技術變得更加困難，但是所有的量子信息技術當中有一個是可以完全不用糾纏的，就是量子密碼，大家平時在媒體上看到量子通信的技術，大部分情況就是量子密碼，量子密碼是可以不用量子糾纏的，所以它是相對最容易實現的，所以現在我們這個量子的密碼已經接近實用了，其它的離實用都還遠。

　　量子計算究竟是幹嘛的。量子計算的一個起源是在1981年偉大的物理學家理查德·費曼，他做了一個演講叫做《用計算機模擬物理》，他是説一個基本點，就是我們的真實世界是量子的，不是經典的，也就是説它一定要有量子力學，那麼量子力學會造成一個什麼後果呢，就是你必須要用概率的語言，然後這個會造成一個重大的挑戰，為什麼呢？

　　因為你要用概率來描述，你會導致計算量指數增長，你看我畫出他原文裏面的重點，exponentially explosive ，指數就爆炸的，為什麼指數爆炸？就是説當你考慮這個體系，它如果有R個座標，那麼你要描述它的概率函數，它是一個多元函數， f（x1、x2、x3……xR），那麼假如你在每一個座標上面取N個值，然後它總共會有多少組座標？就是N^R對吧？

　　你等於織了這麼一個R維度的網，每一個維度上面要取N個值，所以是N^R次方，它是一個指數函數，然後這個就非常嚇人，比如説在2020年中國信息通信研究院出了這麼一本白皮書，那裏邊説2020年全世界產生的信息量是47個ZB，ZB是什麼意思？ZB是10^21字節，所以47 ZB大概就是4.7×10^22字節或者説是3.76×10^23比特。

　　我們平時現在用的一個硬盤大小,大概就是1TB，1ZB大約等於10億個TB，所以全世界一年大概填滿了470億個硬盤，也就是平均每個人用了幾個硬盤，那麼你要填滿47ZB的數據，假如你要描述1個量子力學的概率函數，要用多少呢，回答是只需要取8個粒子就行了。

　　三維空間取8個粒子，那麼它們這個維度就是24對吧？然後在每一個維度取 N = 10，取10個點，那麼這個概率函數的數據就是10^24，你看這已經超過47ZB了，你只要描述8個粒子，全世界的硬盤給你都不夠用。所以最後費曼提出的辦法是什麼呢？就是説我們最好的做法就是去構造一個量子體系，它演化的方式跟你要模擬的體系數學上是等價的，然後你測量演化的結果就是做一個取樣sampling，當然這樣會有誤差了，但是沒關係你取的樣本越多誤差就越低，就跟你做一個統計學的實驗是一樣的，這樣的話你就等於用量子力學去模擬一個真實的量子體系，你就等於去解了一個數學的方程，這就是量子計算機的基本思想。

　　所以有個動畫片説我們必須要用魔法打敗魔法，同樣的就是我們必須要用量子來打敗量子，這就是量子計算機的基本思想。

　　這個大家可以明白為什麼我們現有的這些量子計算機，比方説九章，它做的東西叫做取樣，它叫做玻色子取樣，就是因為量子計算機天生的就是適合幹這個問題。

　　【問答環節】

　　有人問 IBM和谷歌在計劃建設更多的量子計算機，更多量子比特的量子計算機是吧？上千個或者百萬個，目前國內有這種安排嗎？回答是當然有，比如説潘建偉研究組，他們現在，目前我們一講就是量子計算機有很多個方向，它是用不同的技術路線，有的是用光，比方説九章就是用光，有的是用超導，比方説谷歌他們那個是用超導，然後也有用其它體系的，比方説用離子阱的，那麼在光這個路線上，目前最強的就是九章，它最多是做到76個光子，那是在去年發表《Science》的文章的時候，現在他們又更新了，他們現在最多做到113個光子了，所以在光子這條路線上中國是遙遙領先。

　　另外一邊在超導路線上，谷歌他們在2019年宣佈實現量子優越性的時候，那時候創造世界紀錄的時候，他們實現了53個量子比特，然後就超越了當時最強的經典的計算機。然後今年的時候就是幾個月之前，潘建偉研究組他們做了一個新的計算機，叫做“祖沖之號”，大家也都看到那個新聞了吧，“祖沖之號”是實現了62個量子比特，而且他用的體系跟谷歌是一樣的，也是超導。

　　所以在超導這條技術路線上，目前最多的就是潘建偉研究組的“祖沖之號”，所以它的目標當然也是希望把量子比特變得越來越多，但是上千個或者百萬個，那時候的關鍵就是説你要有糾錯，那是下一個大台階的挑戰，就是説我們現在的量子計算機都是還不管糾錯，就是説你只管去計算，還沒有糾錯可言。

　　糾錯的技術是現在在大家非常努力發展的這個下一級的大問題。

　　第二個問題是説所有解釋不了的東西都可以用量子解釋嗎？回答是當然不是，我們別忘了還有另外一個基礎理論叫做相對論嗎，量子力學能夠解釋很多東西，但是遠遠不是所有東西。比方説量子力學跟相對論怎麼融合起來，我們現在就不知道，有很多人提出了很多的理論，但是都沒有得到實驗的驗證，所以這是當前我們面臨的一個大問題。

　　比方説有一大類，比方説超弦理論，就是為了希望把量子力學跟相對論融合起來，但是那個是一個純粹的理論而已，它還遠遠沒有得到實驗驗證。所以量子力學對一般人來説是很深奧，但是對於這個理論物理專業的學生來説，它是一個基礎，在這之上我們沒有理解的問題還很多，是的。

　　下一個問題是説量子計算機對比特幣或者虛擬貨幣的影響，這是個非常專業的問題，回答很簡單一句話，量子計算機可以破解比特幣，至少現在這個比特幣，按照它現有的算法這是可以破解的，因為現在比特幣它那個加密算法叫做橢圓曲線密碼，而量子計算機它有一大類算法，它最初的目標是破解這個，是做這個因數分解的，但是橢圓曲線密碼跟那個因數分解它是屬於同類型的問題，它們在數學本質上是一樣的，它們相關的都是叫做離散對數問題，所以把那個算法同樣拿過來，就可以破解橢圓曲線密碼，所以它當然就可以破解比特幣。

　　實際上在原則上任何的基於數學問題的密碼，都是有可能被量子計算機破解的，量子計算機唯一破解不了的，永遠都破解不了的，在原理上就破解不了的密碼是什麼？是量子密碼，這是我們今天沒有來得及説的。

　　有人問郭光燦院士的成果是吧？

　　有一個今年引起很大轟動的叫做“留光一小時”，把光留下來，把光的信息儲存一小時，大家也都注意到了對吧？這説的是個啥？乍一看會讓人覺得很莫名其妙，光不是在以光速運動，你怎麼把它存下來是吧？它實際的意思是説你把這個光的信息轉化成一個原子的信息，然後你可以把那個原子存下來，但是這個信息，它信息的強度會隨着時間衰變，半衰期大概是一個小時，所以最多也就存一個小時。

　　然後你可以説那過了一小時我把它提出來，然後換一個存進去不行嗎？回答是不行。量子信息它有個最大的特點就是説，對於未知的量子比特，你是沒法複製它的，如果是已知的你當然可以複製，但是對於未知的量子比特，你是不能把它複製的，這叫做量子態不可克隆定理，所以過了一個小時之後你衰減了，你就只能讓它繼續衰減，所以這東西是不能複製的，但是在一個小時之內你就可以把它裝上車，把它運到其它地方去，所以説郭光燦老師，就是他們這個成果，可以用在量子U盤上面，也就是説以前要傳量子信息，只能用比方説量子隱形傳態，就是傳送術這種方法，現在你又多一條思路，你可以把它裝在量子U盤裏面，然後把它用一個經典的交通工具把它傳過去。

　　然後下面一個問題，什麼時候可以實現遠距離人和物的傳送，回答是這個遙遙無期。我們現在量子隱形傳態能夠傳一個粒子，一般來説也就是傳一個光子對吧？然後你要説要傳一個人這種宏觀物體，這個人你説有多大個是吧？一個人是包含10^25量級的原子是吧？所以你要傳它那個難度，比傳一個光子的難度，就不知道高多少倍了，所以我們不知道這個要過多少年才能看到，但我只是告訴你，在原理上這是有可能的。

　　大家對於量子信息還有興趣的，歡迎去看我以前做的很多視頻，今天很多量子計算和量子通信的具體的做法和它們的理論都沒來得及講，大家就可以就在今日頭條、西瓜視頻、抖音搜索我以前的視頻和文章這樣來看，還有我的書《量子信息簡話》很快就會出來了，大家到時候去看我那個書，裏面就都解釋得很清楚，非常感謝大家。