量子计算机搭建面临巨大挑战

深蓝色的畅想

量子比特的概念虽然抽象，但量子计算机并非虚幻。建造它们的理论基础已搭建好，但是要实现它们，还要面临一项艰巨的挑战。

量子比特本质上是处于叠加态的亚原子粒子，如电子、被束缚的离子或光子。量子比特周围环境的细微变化，比如振动、电场、磁场、宇宙辐射等，都可能向量子比特输入能量，进而使叠加态坍缩，使量子比特失效。因此，量子比特需要密封在极冷、真空环境中以最大程度地避免任何干扰。这就是量子计算机的搭建面临的巨大挑战。

正是由于保持量子比特的叠加态是件非常困难的事，最微小的环境变化也可能导致叠加态的坍缩，造成计算错误。所以，目前世界上还没能造出一台没有误差、且用途广泛的量子计算机。

量子计算机的巨大潜力，还与量子力学中的另一个著名概念“量子纠缠”有关，即各个量子比特可通过量子纠缠联系在一起。

简单而言，当两个量子粒子纠缠在一起时，它们的量子态相同。改变任何一个粒子的量子态的任何属性都将瞬间改变另一个粒子的状态，即便二者相隔千山万水。爱因斯坦将这种无处逃脱的联系称为“幽灵般的超距作用”。

互相纠缠的量子比特不仅能加密即时信息传递，还可让量子计算机的性能呈指数级增长。比如，具有8量子比特的量子计算机可同时表示0到255之间的每个数字，这只是8量子比特独立存在的情况。如果它们互相纠缠起来，或者和其他量子比特纠缠……整个纠缠的系统所能表示的数字将远远超出人们的想象。

而这正是量子计算机无比诱人的魅力所在。尽管量子计算机仍处于起步阶段，但一旦能够大规模应用，其必将掀起一场颠覆性的革命。