正如之前我们所说，实现未来元宇宙并非只有诗和远方，其中支撑实现的硬核科技就包括，算法和算力的发展，那今天我们用一些时间和大家分享、探讨，量子计算机、量子计算的那点儿事儿，通俗易懂的分享量子计算的原理。
前段时间，美国国会中国委员会成员汤姆克顿提议，建议全面禁止中国留美学生学习量子计算和人工智能，应该只给他们学习美国的自由气息啊，就像小孩子闹脾气一样，说要不给大人糖果吃，这个大家笑笑就好，毕竟政治作秀啊，我们早就看习惯了，平时都是用来下饭的，表示理解理解，不过呢，他把量子计算的重要性提高到和人工智能同一个等级，也就可以看出量子计算的重要性，今天我们就来用最通俗易懂的方式聊聊量子计算，量子计算到底有多强，为什么这么强，里面都是什么原理?
量子计算机到底有多强呢？它比经典计算机不是强几百倍，不是强几万倍，也不是抢上一辈儿，是能强万亿倍，在讲量子计算机之前，我们必须要以最简单粗暴的方式稍微科普一下，量子力学，首先什么是量子呢？这个世界上有些东西是连续的，比如说水，但有些东西是一个一个的。比如说硬币不存在0.5个硬币这种说法，我就打死不信你们能给up主投0.5个硬币了，原因很简单啊，因为像你们这么大气的老板，肯定都是直接投两个硬币的啦，怎么可能只投0.5个呢，好，物理学上也是一样的，一个物理量如果分割到最小最小，那这个最小的不可再分割的单位就是量子化的说白了，你只要看见亮子，你就可以知道他是小到极限，一份一份的东西，比如量子范畴的基本粒子，就是人类已知的最小的粒子，它和刚才说的硬币一样，没有0.5个，这种说法在量子领域一切都是非常的反常时，举两个我们等下会用到的量子力学现象：
首先是量子纠缠，如果你把两个基本粒子纠缠起来，然后再把它们分开，比如说一个放北京，一个放南京，当你改变北京那个粒子的状态时，南京的那个也会瞬间发生改变，尽管他们中间没有任何联系，无论多远都可以，哪怕两个粒子相隔几百亿光年，第二个是量子的叠加态，薛定谔的喵大家可能听说过，他就是。来形容量子叠加的，大概的意思就是封闭盒子里面呢，装了一只猫和一份毒药，毒药有可能泄露，也可能没有泄漏，所以在你打开盒子观察这只猫以前，这只猫它既是死的，又是活的，当然了，薛定谔的猫不是真实存在的，但他很好地为我们解释了量子叠加的精髓，正常的猫呢，要么是死的，要么是活的，是死或生，同一个时刻，两种状态只能出现其中的一种，而量子猫呢，是两种状态同时出现，事实且生注意，关键呢，就是把或字改成且字非常的离奇，对吧，一只猫怎么可能又死又活呢？
以上现象基本上就是上面我们说的量子叠加和量子纠缠，物质的这种状态被用于计算的时候，能极大地提升计算机的算力，先说说传统计算机吧，大家可能听说过传统计算机的运行是依赖晶体管来操纵比特的，晶体管和比特是啥呢？一个手机芯片里面有几十亿个晶体管，晶体管在充电后可以在两种不同的状态之间切换，两种状态我们分别记作零跟一，很多个零一在一起呢，就能够储存和计算信息啦，而这个零或一的信息单元就叫做比特，举个例子，比如a可以用01000001这个八位数来表示信息量呢，就是八个比特，其实就是芯片中八个晶体管在充电时候的状态而已，而量子计算机不使用这些晶体管，也就是不使用经典比特，他是使用基本粒子做成了量子比特，量子比特对经典比特可以形成降维打击，为什么呢？我们先说最好理解的，前面我们说过，量子力学有量子纠缠现象，成对或者成组的基本粒子发生纠缠后，一个粒子的状态发生。改变其他的立马瞬间发生改变，量子比特也是一样的，一个量子比特发生改变，其他有关系的量子比特也会瞬间发生改变，也就是你对一处地方下达的命令，其他地方会瞬间同步执行，这就太无敌了，因为今天比赛需要一个变完了，再接着便下一个运行量一大自然就卡机了，这是量子计算机第一个非常强的地方。
再来说两个稍微需要理解的提高计算机的算力有分两种方法，一种是提升存储能力，一种是提升处理能力，提升处理能力，这个很好理解，那为啥提升存储能力也能提升算力呢？打个比方，假设你是呆萌可爱人见人爱，花见花开车见车爆胎的幼儿园小班扛霸子美女老师教你用手指算数，你用手上的十根手指能够轻松的算出二加四等于六，但是呢，却算不出12加六等于几，因为算二加四的时候，你可以先伸出两根手指再伸出四根，但是呢，算12加六的时候你手指肯定不够啊，人一共才十根手指对吧，换言之，就是你的手指不够存储要运行的信息了，当然。受不了了，如果让你来解决，那你要怎么办呢？那还不简单，找个女朋友让女朋友帮忙啊，两个人自然就能够生出18根手指啦，也就是能够存储的下要运行的信息了，这就是为什么现在的计算机算力的提升，需要不断的增加，电脑中晶体管的数量，超级计算机的体积都非常的大，就是为了能够用上更多的晶体管，其实呢，就相当于你有了更多的手指来算数了，但这个办法现在已经出现问题了，一个手机芯片就有几十亿个晶体管，晶体管的体积已经小到接近物理极限了，而量子计算机能够通过量子的叠加态来解决这个问题，那为什么量子计算机就能够提升存储能力呢？前面我们说过，量子的叠加态和比特经典，计算机靠运行比特来进行存储和运算，假如有一个比特，经典比特在同一个时刻要么是零，要么是一只能够出现其中的一个，而量子比特因为有叠加态，同一时间能够同时出现零和一小孩子才做选择，脑子去。全要了，这时量子比特存储的信息量是经典比特的两倍，而如果是两个比特呢，经典比特在一个时刻内要么是零，要么是一零，要么是零，要么是一一，只能够是这四种情况的其中一个不可能同时出现，而量子比特呢，因为它能同时是零和一，也就是它能够同时出现0010011，这时存储量是经典比特的四倍，如果是四个比特呢，一共有16种情况儿，经典比特在某一个时刻只能够出现其中的一种，但量子比特依靠叠加态却能够同时出现16种，如此类推，同样是N个比特，量子比特的存储能力要比经典比特强二的N次方倍，这有多夸张呢，放大一点，假设增加到300个，量子比特就能存储下，整个可观测宇宙中的所有原子，让可观测宇宙中的所有原子一起参与计算，量子计算机除了能提升存储能力外，还能够极大地提升计算机的处理能力，打个比方，假设你需要走迷宫，找出口，迷宫有很多的双插口，如果你是经典计算机，那你只。能够先走完第一条再走第二条，如果有30个双插口，就有11条路等着你走，是不是很绝望啊，但如果你氪金了啊，成为了量子计算机，那可就不一样了，之前我们说过量子比特，它有叠加态，能够同时来表示零和一所以走迷宫，遇到双叉口的时候，你可以同时寄走左边右走右边，俗称两开花，就像国际巨星孙悟空一样，每遇到一个插口就拔根头发，变个分身分头行动，那能不快吗？这样子走下去，走着走着孙悟空就变光头了，哦，不是很轻松的走出了迷宫，量子计算机的这种处理事情时能变分身并行走迷宫的本领，我们叫做并行运算，但这也有个问题，像二乘四乘六乘八，这个的确可以并行运算，变出分身，分别算二乘四和六乘八，然后再把结果相乘，但不是所有的问题都可以简单地进行并行运算，比如100除以十，除以五除以二，这个算法还真的必须要一个一个按顺序来算，不能够并行运算，这种叫做串行运算，面对串行运算，你变多少个分身都不管。所以啊，并不是所有的问题量子计算机都那么的无敌，那怎么办呢？诶数学，精明的人一眼就能够看出来，改一下不就行了吗？把100除以十，除以五，除以二，改成100乘以1/10，乘以1/5乘以1/2，那可不就变成并行运算了吗？对的，没错，只要在算法上面下工夫，创新算法也能变成并行算法，只不过很多时候这个算法的变化是很复杂的，远没有除法变乘法简单，并且因为运算方法的不同，量子计算机也需要自己独立出一套量子计算机的特殊算法，才能够发挥它的强大之处，如果非要用经典算法，那就等于白给，但是现在量子算法是叫做刚刚起步，所以哪怕量子计算机的工艺成熟了也还不够，还要等量子算法的完善，才能出现更加实用的量子程序，不过，等通用型量子计算机普及后，我们人均脱发、黑眼圈的程序员也肯定会快马加鞭地研究算法，毕竟这个有着巨大的利润，所以迎来量子算法的大爆发是不成问题的，毕竟几十年前经典算法的大爆发，也是这样子来的。
说了这么多，大家能听懂量子计算机的基本原理吗？听懂的话别忘了弹幕走波一哦，因为篇幅有限，一些内容我就省略了，比如量子计算机的分类信息等等，详细的你可以阅读参考资料，那我们下次见。
