之前看到有人问什么是量子电脑
经作者同意后转文
原文连结:https://goo.gl/LjTXGd
量子电脑是啥？
制造量子电脑很难吗？很难！
要了解它容易吗？ 没那么难！
中国发射量子卫星，引起世界注意，但是除了媒体努力炒作，胡乱作文外，科学界其实并
没有很在意。因为他只是远距量子纠缠物理实验而已，保密功能云云其实是骗外行的。要
达到实用阶段还很远，即使真的成功了，也会立即因自然或人为干扰而完全失效。所以不
只外国人，很多大陆有良心的科学家也为文批评那只是烧钱工程、骗钱计画。是科学神棍
在骗无知高官，大约是义和团与慈禧太后的翻版。
量子电脑
此一同时，全世界各国顶尖科学家真正努力在做的东西是量子电脑。也就是未来真的会有
用的科技。
量子电脑为何那么重要？
是运算速度可以很快吗？ 不是！
是可以处理很大量资料吗？ 不是！
是可以将资料传送很远吗？ 不是！
是可以用在人工智能吗？ 呃！
是可以瞬间破解密码吗？ 嗯！
量子电脑之所以很重要，是因为他可以瞬间计算很大很大的数目，大到比宇宙中所有原子
总量还要多。
量子电脑可以算很大、超大的数目，有啥用途？有！因为它可以瞬间破解任何超级密码。
密码学
用金钥加密的密码，如果以最简单的暴力法破解DES需要一个已知明文与2^55解密运算，
尝试过近半数可能的金钥。线性分析攻击法对DES需要2^43已知明文与2^43 DES运算。这
些破解密码的方法都是天文数字，即使以当今的超级电脑计算，都需要数千、数万、数亿
年。但是量子电脑的超大数字能力，理论上可以瞬间算出来。
为何量子电脑可以计算超大的数字呢？
数字
我们人类习惯的数字是10进位
例如：321 代表
3个100+2个10+1个1’
电脑因为只有开和关，所以只能计算2进位。
例如2进位的 1111 等于10进位的15，
因为1个8+1个4+1个2+1个1=15
等于1个10+5个1=15
质数计算
破解密码就是猜质数，如果我们想要研究一个数字13是否质数时,我们可以用2、3、4、5
、6、7、8、9、10、11、12、去除以他，如果没有有一个数可以整除，它就是质数。
如果要算很大的数字，例如：
12345678987654321 是否质数时
从2、3、4、5、6... 一路算，要算很久。
假如有一个密码的解答是一个100位数的数字例如 1.2x10^100 ，用小学的十进制，一行
字会写不完，因为要用到100个阿拉伯数字才能完全写完。如果要将它一一除以所有比他
小的数字，即使是最快的超级电脑可能也要算30,000年。
10^100如果改用二进制表达，要写成2^300，也就是1后面有300个零。
一般CPU是64bit，所以需要切成300/64=5块来慢慢计算。否则就要设计一个512/768 bit
的解密码专用电脑。例如用GTX- 1080显卡来算，或台积电做的1024bit 比特币专用矿机
。
这些问题遇到量子电脑时，也许一瞬间就可解决。量子电脑不是靠快，而是因为量子电脑
只要计算一次就可以将一个天文数字算出来。
怎么算呢？
我们人类只有10个手指头所以用10进位，电脑较笨所以用2进位，中国人较聪明用16进位
，电脑也用16进位，但是阿拉伯数字0123456789不够用，所以用A=10 B=11 C=12 D=13
E=14 F=15 10=16 11=17 FF=255 100=256 来代表，所以16进位比10进位效率高2.56倍，
马雅人更聪明，他们是用20进位计算。时钟是60进位（一分60秒），一年更是360进位。
所以不排除有一种外星人，头脑有10公斤重，可以心算30进位、100进位、1000进位、
100000进位。
那量子电脑可以计算几进位呢？
答案是10^300进位。这是多大，是1后面有300个零。
量子电脑长什么样子
量子电脑的实体是一个CuBit。它是将一颗磷原子打入一颗场效应硅晶体的P通道中，然后
将它冷冻到零下274°C也就是 0.001 °K，这时那一颗额外的电子的轨道就会呈现顺时针
或逆时钟两种量子状态，其或然率正好各50%。也就是说1个磷可以同时代表1或0。
假如密码谜题是让小孩猜我左右那一手中有铜板，小孩有一半的机会猜错，常常要猜两次
才会绝对正确。可是1个Cubit的量子电脑，它会同时猜1与0，所以猜一次就中。也就是
2^1=2
如果科技能成功的制造两颗互相纠缠的量子，它的旋转态将是 正正 正逆 逆正 逆逆，4
种可能性。也就是这是别人要猜4次的谜题它一次就猜中。2^2=4
如果能制造3颗互相纠缠的量子，它的旋转态将有 正正正负、正正逆、..... 逆逆正、逆
逆逆 等8种可能性。也就是别人要猜8次的谜题它一次就猜中。2^3=8
如果有64颗纠缠的量子，它的旋转态组合将是 2^64=10^19.3 也就是
10,000,000,000,000,000,000只手中只有一支有藏铜板，小孩子每秒猜一次，要猜数亿亿
年。使用超级电脑也要算数万年。可是量子电脑只要算一次就得到答案。因为它同时拥有
所有可能性的组态。
那量子电脑需要做到几个Cubits呢？ 其实也不需要太大，只要1024个，2^1024=10^306
，也就是1后面有300个零，这是多大的数目，它比全宇宙的原子数还多。
量子电脑计算速度也不必太快，一秒算10次，就可以解开所有世间奥秘。如果让它一秒算
4G次。可能一天就解开所有宇宙的奥妙。那时Alpha Go 的人工智能与它相比就如同一台
波音747飞机的智慧含量与一只细菌的智慧含量的差别再乘以数亿亿倍。
量子电脑这么厉害，我们要如何将题目给它，然后取得答案呢？
首先要将刚才被冷冻到0.001 °K，的那一颗FET中的磷原子，放进强力磁场，要像核磁共
振机那种。电子的旋转方向就会转到正确的S-N ，然后我们用5GHz的微波照射它，使它转
为N-S。如果这时FET出现电流，证明有转向，如果没有证明原来就是对的。原理就如同书
写与读取Flash memory 的方式。
简单讲，警察要查房，只要急敲门，然后听听里面有多慌张，抽水马桶是否有声音，就知
道这对情侣是左旋还是右旋电子。
撰文者:Ralph Yang 2018-02-25