谷歌人工智能AlphaGo与韩国棋手李世石之间的人机大战，让人们见识了人工智能的强大计算能力。但实际上，AlphaGo不过是谷歌人工智能的开胃小菜，真正的“大杀器”——量子计算机却隐藏在背后，少为人知。
“D-Wave（谷歌量子计算机）的运行速度比传统计算机快1亿倍。”这是谷歌量子人工智能实验室不久前给出的测试数据。除了谷歌，微软、Facebook、IBM等在内的科技巨头纷纷开启对量子计算机的探索。
在国家“十三五”规划纲要中，“量子通信与量子计算机”也被列入国家科技创新2030重大科技项目。
“破解全世界最强的加密软件，超级计算机需要约100万年，量子计算机只需要一个小时。”有专家称，量子计算机有望引爆新一轮计算革命。
从空想变为现实
在科幻电影《异次元骇客》描述的未来时代里，科学家们通过强大的计算机构建出一个虚拟城市，虚拟城市中的“科学家”又虚拟出另外一个城市。在若干层次的虚拟城市里，虚拟人类生活的悠然自得，每个“居民”都有思想、有感觉。他们不会怀疑所处世界的真实性，更浑然不觉自己是个人工智能。
事实上，要完成如此规模的模拟并不是一件容易的事情。一个人类个体所具有的全部特点、微小变化以及肉体细胞之间的作用联系就是一个难以估量的庞大数据，更何况要模拟出若干个世界。传统计算机根本无法实现这样的完全模拟，但量子计算机的出现，却让这个“不可能的任务”成为可能。
对于普通人来说，量子力学过于深奥。不过，随着科幻电影的风靡，“平行宇宙”“平行世界”等词汇开始被频频提及，而这些正是出自量子力学的相关概念。
想要了解什么是量子计算机，我们首先要认识一只科学界知名度最高的萌宠——“薛定谔的猫”。
“一只猫放进一个封闭的盒子里，然后把这个盒子连接到一个包含一个放射性原子核和一个装有毒气体容器的实验装置。这个放射性原子核有50％的可能性发生衰变。如果发生衰变，它会发射出一个粒子触发实验装置开关，容器中的毒气会释放，从而毒死这只猫。”1935年，量子力学创始人之一的薛定谔设想出这样一个实验。
根据量子力学理论，在实验者没有开箱进行观测时，原子核处于衰变和未衰变的叠加状态，换言之，箱子里的猫处于既是活的也是死的状态。有违经典物理世界常识的“既生又死”的状态，在量子世界里却司空见惯。
“量子力学针对的是在微观环境下的物理现象，在这一环境中，经典物理学中的规律会失效。因为微观世界是由另一套自然法则在操控，这也是为什么‘薛定谔的猫’既可能是活的也可能是死的。”河北师范大学物理科学与信息工程学院教授崔树旺说，一旦打开箱子，微观世界就会出现“崩塌”，原子核的状态就会确定下来，此时猫是生是死也随之揭晓。
量子计算机的计算原理和“薛定谔的猫”是一样的，利用的都是“量子叠加态”。这意味着计算机能同时尝试所有可能的解，以远超传统计算机的速度进行复杂的计算。
长期以来，由于不能实际观测，量子力学仅仅停留在理论之上，而缺乏实践的验证。2012年，来自法国和美国的两位诺贝尔奖得主在这方面取得了突破，他们各自通过精妙的实验，使“测量和操控量子系统成为可能”，让不打开箱子就能观察猫的生死变成了可能。当然，更重要的是，它也使量子计算机的实现变得不再遥不可及。
如今，从谷歌开发的D-Wave量子计算机到中国科技大学研制的金刚石量子计算机，从微软长达十余年的量子计算机计划到阿里巴巴新近联手中科院打造量子计算机计划，一波波“量子潮”加速向现实袭来。
