摘要：在广袤无垠的宇宙里，我们每日醒来，眼之所见，皆是熟悉而稳定的存在：那栋房子、那个衣柜、那台电视和电脑，当然，还有我们亲爱的家人。早晨的日常总是那么规律：先去厕所，然后洗漱。或许你从不曾留心，但无疑马桶就坐落在那儿，牙刷和洗面奶亦如此，这些物件不会无端消失。
在广袤无垠的宇宙里，我们每日醒来，眼之所见，皆是熟悉而稳定的存在：那栋房子、那个衣柜、那台电视和电脑，当然，还有我们亲爱的家人。早晨的日常总是那么规律：先去厕所，然后洗漱。或许你从不曾留心，但无疑马桶就坐落在那儿，牙刷和洗面奶亦如此，这些物件不会无端消失。
这一切显得如此寻常，我们也早已司空见惯，因为在我们的宏观世界，几乎所有事物都是可预见的，或者说是确定的，遵循一套我们早已了解的自然法则。如若无人触碰马桶，它自会在原位，不会凭空消失。这正是经典力学中的可预见性。只要遵循大自然的规律，我们几乎能对所有事物做出精准的预测。
举个简单的例子，篮球投篮，理论上而言，只要能够精确掌控投球的力量、方向、角度，加上投篮瞬间的风速、湿度等诸多因素，投球入网便成定局。这就是确定性。还有更明显的例子，你面前的一堵墙，两米之高，你不可能无障碍穿越！
但在量子世界里，情况就截然不同了。我们熟悉的宏观世界规律，在微观领域变得如此陌生。一个物体静止不动，在无外力作用下，它本该保持不动。但在量子世界，物体可以同时存在于两个地方，这对于生活在宏观世界的我们来说，无疑是颠覆性的认知。
如果没有量子力学的诞生，有人告诉你“一个物体可以同时存在于两地”，你一定会觉得此人疯了！但量子世界就是如此奇异，而这种“奇异”是真实存在的，但科学家们至今仍未明了量子世界奇异的根本原因：究竟是何种力量令量子世界如此独特？
这种无知一直困扰着科学家们，也对我们理解现实世界产生了深远影响。然而随着科学的不断发展，科学家们正逐渐接近真相！
这一切得益于量子计算机的构想。量子计算机在计算速度上远超传统计算机，虽然传统计算机已足够强大，但在量子计算机面前显得缓慢无比。如果人类能成功制造量子计算机，一场颠覆性的计算革命即将来临！
这必须追溯到爱因斯坦这位伟人。19世纪末20世纪初，爱因斯坦作为当时最杰出的年轻科学家之一，他们对物质世界的探索引发了一场物理革命。
之前的科学家普遍相信光是波，但爱因斯坦发现的“光电效应”彻底改变了人们对光的认识，光同样能展现粒子特性。既是波又是粒子？这让科学家们非常困惑。
这种困惑让科学家们重新审视物质（包括光）的性质。经过深入研究，科学家们发现微观粒子更呈现出波的特性，用波函数来描述它们最为恰当。波函数能够计算出微观粒子在某处出现的概率，在被观测之前，微观粒子可能存在于任何地方。
波函数描述的“概率”会带来让人“难以置信”的结果：当你面对一堵10米高的实体墙时，你无论如何也不可能徒手跨越，但在量子世界里，你完全有可能直接“穿越”到墙的另一侧，这便是“量子隧穿”，因为微观粒子可能随机出现在任何地方，或者说在任何地方出现的概率都不为零。
爱因斯坦认为量子世界的这种不确定性是荒谬的，因此，他与鲍里斯·波德斯基、内森·罗森共同发表了论文，即著名的“EPR悖论”，展示了一个由概率控制的世界。
在“EPR悖论”中，展示了在特定条件下，两个微观粒子可以形成一个整体，彼此纠缠，任何一方的行为改变都会瞬间影响到另一方，不管它们相距多远，这就是“量子纠缠”。
但在经典物理学中，爱因斯坦的狭义相对论强调信号只能以光速传播，不可能瞬间完成。例如，相距一光年的两个纠缠粒子应该需要亿年时间才能相互响应。但根据“EPR悖论”，两个粒子间可以瞬间相互响应，难怪爱因斯坦将其称为“幽灵般的超距作用”。
当时爱因斯坦的声望颇高，但量子力学的创始人之一薛定谔提出了反驳爱因斯坦的观点，将量子纠缠称为一种现象，并主张量子世界和宏观世界应分开看待。
然而，以爱因斯坦为首的物理学家坚持用经典物理的方式来诠释这种诡异的量子纠缠现象，他们认为两个纠缠中的微观粒子从一开始就拥有确定的特性，而这些特性只是通过观测才发现。
举个例子：你把一副手套分别放在相隔非常远的两个地方，当你看到左手套时，你便会知道另一只手套是右手套。“右手套”这个信息并不是你观测时才出现的，而是本来就是这样，是现实的一部分，是确定的。
这个理论似乎用经典物理的方式很好地诠释了量子纠缠现象，同时遵循了经典物理学的“局域性”（在量子非局域性得到证实之前，物理学界普遍认为粒子具有局域性，光速是所有物体和信息传递的速度上限，这也被称为局域实在论，是爱因斯坦等物理学家在20世纪初提出来的）
然而自1964年以来，以物理学家约翰·斯图尔特·贝尔为代表的科研团队实施了一系列极其精密的实验。实验结果令人瞩目，证实了量子纠缠的实质存在，同时展示了量子领域的非局域性特征。
然而，关于局域性的讨论与争议仍然持续不断。
拥护EPR的科学家们提出了他们自己的见解：量子领域同样遵从某种与经典物理相似的基本法则。以一套手套为例，EPR的支持者们坚信，物体的性质是固定不变的，并且可以通过恰当的方式来探知这些性质。换言之，右手的手套永远是右手的，这是一种永恒不变的属性。无论以何种方式观测，结果都应如此。
不过，贝尔的实验发现在量子领域，两个粒子间确实存在相互作用。言下之意，一个粒子的特性会受到另一个粒子的影响，当我们观察其中一个粒子时，两个粒子作为一个整体的性质也会受到影响，这违背了人们的直观认知。
为深入理解量子世界为何如此奇特，就必须进行一系列涉及非局域性的测试，且需要在不同环境条件下重复这些测试，并对比其结果。然而，实现这一目标的挑战巨大，因为环境中任何微小的变化（例如噪音等）都可能对测试结果造成显著影响。
在2016年，两个科研团队针对量子纠缠现象进行了极为有力的测试，结果验证了量子领域的怪异特性，然而长期以来，这一成果并未获得物理学界权威如爱因斯坦等人的认可。这是因为，对于当时物理学界的许多人而言，非局域性的概念撼动了对时间、空间和因果关系这些现实基础的认知。
尽管如此，真正意义上的量子计算机可能不久将被开发出来，其对我们的日常生活产生的影响将是深远的。
传统计算机主要负责处理信息并执行命令，依赖于芯片上数以亿计的晶体管来实现。晶体管只有开和关两种状态，分别用1和0表示。理论上，只要有足够的晶体管，几乎可以实现任何计算，甚至能够模拟真实宇宙。
而量子计算机则更加强大，量子比特的波函数可以同时以1和0或其他更多状态存在，这就是所谓的量子叠加态。得益于这种特性，一个量子比特能够同时表示两种甚至更多状态。
所以，在传统计算机需要依次尝试所有可能解时，量子计算机能够同时探索所有可能性！这种变革是彻底革命性的。
然而，这一切仅限于理论层面，实际操作远比这复杂，量子算法同样极具挑战性。
量子计算机虽然潜力无限，但许多核心技术问题仍有待解决。微观粒子的叠加态使得就连物理学专家也难以弄清楚量子计算机的实际运算过程。
对许多科学家而言，量子纠缠的概念令人感到“惊恐”，它完全颠覆了我们过往的所有认知。但随着量子力学百年来的发展，其核心已经不再是与传统观念相冲突的混乱理论，而是描述量子世界真实行为的科学真理，这些特性将为量子计算机带来突破性的计算优势。
让我们期待量子计算机的诞生，它的问世也许会将量子世界的秘密公之于众，带给人类前所未有的启示。
来源：宇宙探索
