量子電腦是什麼？

前陣子Google的量子運算研究發表引起了很大的矚目，而在幣圈也有聲音說到，如果量子電腦發展起來可能會危及加密貨幣的安全性，那究竟什麼是量子電腦呢？傑瑞我花了點時間研究，不過因為量子相關的資訊真的不好懂，所以我想用我自己的理解來說明，如果有錯也希望大家見糾正。

說到量子Quantum，可能大多數人是從電影《蟻人》聽到這個詞的，量子物力是一種微觀世界的學問，跟宏觀世界的物理因為具有很差異而獨立出來，如果高中是自然組的應該會在物理課有學到，什麼普郎克常數、波粒二相性、雙俠縫實驗等等的，主要是說明在微觀的尺度下，這些粒子（電子或光子之類的）會具有一些難以解釋的現象，這也是重點，因此待會的內容如果看不懂，絕對是正常的！

好啦，回到量子電腦，首先我們先要知道電腦是以位元（Bit）進行二進位運算，每個位元不是0就是1，但是量子電腦是以量子位元（Qubit或Qbit）來做運算，而且Qubit是疊加狀態，也就是量子電腦的位元同時存0和1的狀態（我知道很奇怪，但是先接受它才能繼續），也就因為這個疊加狀態的位元，讓量子電腦具有比一般電腦還強大的運算能力，那為什麼他同時存在兩種狀態呢？這就要講到量子的特性。

具有量子特性的粒子可以作為量子位元，如原子核、光子或是電子，因為電子具有自旋（Spin）的特性，我們可以把它自旋方向來判斷，能量最低是0最高是1，在這為止都與普通的位元沒什麼差異，但是量子位元特別的地方在於『疊加狀態』（superposition），量子位元在『還沒觀察』的時候同時是0也是1（沒錯他同時是兩個狀態的存在），所以量子位元真正的不同在於量子的疊加狀態與機率的方式存在，簡單來說量子位元可以同時表示0與1，這也意味著，如果可以設計出讀取量子位元的有效方式，1個Qbit就可以取代傳統電腦（2bit）的計算能力。

也許這看起來沒什麼，不過當量子位元數增加，結果就大不同了，2Qbit可以包含4bit的資訊量，3Qbit可以進行8bit的運算，也就是說N位元數的量子電腦可以進行2的N次方的資訊量運算，這也是為什麼科學家對於量子電腦的期待如此之大。因為量子的特性，量子電腦在運算等於是同時等於進行多種可能性的運算，因此可以想像成是平行宇宙的概念（平行宇宙概念本來就是從量子力學討論出來的一種假設）。

但是量子電腦並不是所有的運算都快，事實上它只針對某些特殊運算，如果是一般運算或是看影片還是妳我的電腦或手機比較快，換句話說量子電腦可能不會取代你我的電腦，當然目前量子電腦也還在開放中，未來如何我們很難用現在去推論。不用擔心看完這篇還是不懂量子電腦與量子力學，科學家費曼也曾說過：『我可以很確定的告訴大家，沒有人真正了解量子力學』，而且我高中的經驗是，不要問，背起來計算就對啦！