PopSci 问答：Seth Lloyd 谈论量子计算和 Quoogling

麻省理工学院极端量子信息理论中心主任塞思·劳埃德回答了一些关于啤酒桶超导体和我们的量子宇宙的（非常）大问题。

Seth Lloyd 谈量子计算机

科普：量子计算机和普通计算机有何不同？
塞思·劳埃德：量子计算机在物理学允许的最小、最基本的层面上运行。在普通计算机上，一个信息比特由一大堆电子表示。在量子计算机中，信息比特存储在最基本的粒子上。因此，“量子比特”可能由一个电子表示。

为什么越小越好？
从量子力学层面来说，电子可以同时出现在这里和那里。如果你同时出现在这里和那里，你就可以同时做这做那。

PS：它和普通的多个处理器的计算机有什么不同？
在普通计算机上，一个比特可以是 0 或 1。那边的电子表示 0；这边的电子表示 1。在量子计算机上，一个比特可以是 0、1 或两者兼而有之。因此，在量子计算机中，一个量子比特可以同时处理两件事，如果有两个量子比特，则可以同时处理四件事，如果有三个量子比特，则可以同时处理八件事。

当今的量子计算机有多少个量子比特？
我们的量子比特数量已经达到 12 个左右，因此我们可以快速解决复杂的方程式。如果你有 300 个量子比特，你可以同时做 2300 件事，这恰好是宇宙中基本粒子的数量。所以你可以做很多事情。

这台机器究竟是如何工作的？
如果你控制了一个电子，你就能控制量子比特。你可以通过用微波或激光来翻转量子比特。这些事情我们非常擅长。这就是普通计算机所做的一切——将比特从一个地方移动到另一个地方。

量子计算机看起来和普通计算机一样吗？
不。典型的量子计算机更像是 20 世纪 50 年代的数字计算机。量子比特可以存储在分子中，分子位于一个微型试管内。但要破坏量子比特，你需要将试管放在超导磁体之间。试管位于液态氦的低温恒温器内。它看起来像一个啤酒桶，外面有一堆蜿蜒的电缆。

您如何进行 zapping？
你在普通电脑上发出指令。这些指令被微波发生器转换成一系列的电击。然后你看到分子发出的微弱微波。这些就是你的计算结果。

如果你不使用计算机来解决线性方程式怎么办？量子谷歌怎么样？
你是说 Quoogle？我们尝试过这个想法。你可以更快地搜索数据库，而且完全安全且匿名。Quoogle 给出答案后，你绝对可以保证 Quoogle 无法复制问题，因为当你对未知的量子态进行测量时，你不可避免地会搞砸它。不可克隆定理说，如果你试图复制未知的量子态，(a) 你无法复制，(b) 你不可避免地会因为尝试而搞砸量子态。所以你不能复制问题。

这是新层次的私人浏览。
是的，实际上我把这个想法告诉了谢尔盖·布林和拉里·佩奇（谷歌的创始人），我说：“嘿，伙计们，我们想出了量子互联网这个绝妙的想法。你们想资助这个计划还是收购这家公司？”他们回复说：“我们真的很抱歉，但我们的整个商业计划都是建立在了解所有人的一切的基础上的。所以这违背了我们的商业计划。”

量子计算机可以解决的最大问题是什么？
宇宙从何而来，以及在遥远的未来它将去往何方。我们可以尝试回答这些问题，因为宇宙是一台量​​子计算机。从信息而不是能量的角度来思考它。它由比特（基本粒子）组成，它们如何相互作用是操作。你可以计算出宇宙中有多少比特，翻转它们需要多少能量，存在多少能量，并用它来排除宇宙历史的许多东西。任何需要更多比特翻转的事情都不可能发生。这也意味着，有了足够的比特，你就可以制造一台量子计算机，它实际上与宇宙没有区别。

你会向量子计算机宇宙复制品询问什么问题？
我会问它一些我问宇宙的正常问题——比如，“为什么？”但我仍然不指望它能给出太多的答案。