理論物理並不是科學中最容易轉化為非專業術語的領域。
直到最近，它還只是像已故的史蒂芬·霍金和生活大爆炸的謝爾頓·庫珀等虛構人物那樣的天才才接觸的領域。
像谷歌、IBM和英特爾這樣的公司正在努力建立量子計算機系統，這種系統能提供超過二進制計算機的最高權威，現在是學習一些基本術語和概念的好時機。
量子計算機是能夠利用量子位或量子位進行計算的設備。下面我們來了解一下它們為什麼重要。
量子位（Qubits）
我們首先需要理解的是，量子位到底是什麼。一個“經典計算機”，就像你正在閱讀的那個（桌面，筆記本，平板電腦，或手機），也被稱為“二進制計算機”，因為它所執行的所有功能都是基於1或0的。
在一臺二進制計算機上，處理器使用晶體管進行運算。每一個晶體管都可以開啟或關閉，這表示用於計算程序或算法的下一步的一個或零。
還有比這更重要的，但是關於二進制計算機的重要的一點是它們作為計算基礎的0和1被稱為“比特”。
量子計算機不使用比特;他們用量子位。除了聽起來更酷之外，量子位還有一些其他的功能。實際上，量子位不是隻被表示為1或0，而是同時存在。通常情況下，量子位被認為是“旋轉”的。他們用“上”、“下”和“兩者”來衡量，而不是用1或0來表示這些類型的“自旋量子位”。
疊加（Superposition）
由於一種叫做疊加的奇怪現象，量子位每次可以不止一件事。量子位的量子疊加可以用拋硬幣來解釋。我們知道硬幣會落在兩種狀態中的一種：正面或反面。這就是二進制計算機的思維方式。當硬幣還在旋轉的時候，假設你的眼睛不夠快，不能“觀察”它的實際狀態，硬幣實際上同時在兩個狀態。本質上，在硬幣落地之前，它必須同時被認為是正面和反面。
一個名叫薛定諤（Schrodinger）的聰明的科學家用一隻貓來解釋這種現象，他同時證明了這隻貓既活著又死了。
觀察理論（Observation theory）
量子位的工作原理是一樣的。一個被稱為“觀察理論”的相關研究表明，當一個量子粒子被觀察時，它就像一個波。基本上，當我們在看的時候，宇宙的作用是單向的，另一種方式是我們沒有。這意味著量子計算機，使用它們的量子位，可以以一種自然的方式模擬宇宙中的亞原子粒子：基本上，它們的語言與電子或質子是一樣的。
不同的公司正在以不同的方式接近量子位，因為，就目前而言，與他們合作是非常困難的。因為觀察它們會改變它們的狀態，並且使用它們會產生噪音——你的量子位越多，你得到的錯誤就越多——至少可以說，測量它們是很有挑戰性的。
這一挑戰因為大多數量子處理器必須保持在接近零的溫度（比空間更冷）的條件下，並且需要一個在計算質量上不可持續的高功率的能量。現在，量子計算機不值得建造，因為它的運行花費巨大。
然而，在未來，它們將改變我們對生物學、化學和物理學的全部理解。在分子水平上的模擬可以模擬出宇宙中我們從來沒有複製或研究過的物理概念。
量子霸權（Quantum Supremacy）
要讓量子計算機對社會有用，我們必須先達到某些里程碑。量子計算機可以處理信息，並進行（二進制計算機不能進行的）運算，這稱為量子霸權。
量子霸權並非都是有趣的遊戲，它帶來了另一組問題。當量子計算機功能完備時，即使是在百量子位範圍內的適度系統，也可以繞過像熱刀一樣的二進制安全措施。
這是因為這些量子位可以同時處理兩個問題，同時解決一個問題的多個解決方案。他們不需要遵循二進制邏輯就像“如果一件事發生了，但如果另一件事發生了，那就去做別的事情。”例如，個體的量子位可以同時在旋轉的同時進行，然後在適當觀察時產生最佳結果。
目前關於量子計算機有很多的議論，這是理所當然的。谷歌很肯定它的新款Bristlecone處理器將在今年實現量子霸主地位。而且，很難對谷歌或其他大型科技公司進行押注。特別是當英特爾已經在硅芯片上安裝了一個量子處理器，你現在可以在雲端訪問IBM。
不管你對量子計算機、量子位還是半死半活的貓有什麼感覺，量子計算機將遵循IBM的大型機所做的相同的路徑，這是非常好的。他們會變得更小，更快，更強大，最終我們都會使用它們，即使我們不理解它們背後的科學原理。
閱讀更多 大翔說 的文章
