量子紀元

 民國115年1月4日星期日天氣晴朗

作者- ——加來道雄

翻譯——蔡承志

¥ 2019年和2020年期間，兩個團隊宣布他們已經成就了量子霸權，這是傳說中的一個關鍵點，指稱ㄧ種嶄新類型的電腦在特定事項表現上大幅凌駕了普通數位型超級電腦，這類電腦稱爲量子電腦。

¥ 2021年， IBM推出了自己的量子電腦，名為@鵰」（Eagle)依此取的領先地位，擁有比先前所有型號都更強大的計算能力。

¥ IBM、和威聯合和瑞格地電腦都將他們的第一代量子電腦放上了網際網路，來激發好奇大眾的渴望，也讓人們可以首次直接接觸到量子計算。

¥ 量子電腦的威力10分強大，理論上可以破解所有已知的網路密碼。

¥ N I S T已經宣布，他們預計到2029年，量子電腦就能夠破解許多公司使用的128位元「進階加密標準」（A E S) 加密做法。

¥ 阿里 埃爾 卡法拉尼在富士比雜誌上發表文章指出：對任何有敏感資訊需要保護的組織來說，這都是個相當可怕的前景。

¥ 中國已經在量子信息科學國家實驗室挹注了百億美元，因為他們決心在這個快速發展的重要領域成為領導者。

¥ 量子電腦還可能破解區塊鏈，從而在比特幣市場造成混亂。德勤估計，大約25%的比特幣，有可能遭受量子電腦攻擊而受害。

¥ 量子電腦的崛起象徵了矽時代正逐漸落幕。

¥ 過去半個世紀期間，電腦的能力一直爆炸性增長，號稱摩爾定律，這是英特爾創造人高登摩爾的姓氏命名的。

摩爾定律指出，電腦的能力每隔18個月就會翻倍。

¥ 美國國會於2018年12月通過《國家量子倡議法案》提供種子資金來幫忙點燃新研究，該法案明令新成立二到五所量子資訊國家科學研究中心，每年資助8千萬美元。而英國在政府的推動下，到了2019年底，英國已經成立了30家量子電腦初創公司。

¥ 麥肯錫顧問公司合夥人伊凡·奧斯托吉奇表示：「倘若你的公司隸屬有最高潛在風險會被量子技術完全顛覆的產業，現在就該涉足量子領域。原則上，量子技術對所有資訊總監都有密切關係，因為這可以加速解決形形色色的不同問題。這些公司需要成為量子能力的主人。」

¥ 加拿大量子電腦公司的前執行長韋恩布朗內爾指出：「我們相信我們正處於提供全新能力的關鍵時刻，這些能力你從傳統計算技術是無法取得的。」

¥ 為了讓量子電腦運作，原子必須精確地排列，好讓他們能夠同步震動。這就稱為相干性（coherence) 。然而，原子是極其微小且反應又很靈敏的物體。來自外界的最微量雜質或干擾都可能導致這個原子陣列喪失相干感性，也破壞了整個計算。

¥  為了最大限度地減少來自外界的污染，科學家使用特殊設備來將溫度降到接近絕對零度，於是不需要的震動就會減到最小。不過這會需要昂貴的特種泵和管道系統來達到這樣的溫度。

¥ 大自然在室溫下應用量子力學並不會出問題。例如，光合作用奇蹟，地球上最重要的歷程之一，就是種量子歷程，然而它卻是在一般溫度下進行的。

¥ 若是我們有一天能夠釐清大自然是如何在室溫下施展她的魔法，那麼我們就有可能成為量子以及甚至生命本身的主人。

¥ 過去，財富可以用石油或黃金來衡量。如今，就越來越常以數據作為財富的衡量標準。公司以前會丟棄自己的財務數據，時至今日，這項資訊已經被認為比貴重金屬還更有價值。因為量子電腦能夠分析一家公司的財務狀況，找出阻礙企業成長的少數因素。

¥ 大型企業、大學和政府機構將使用量子電腦來最小化開支，並最大化效率和利潤。金融公司有可能希望使用量子電腦來預測每日處理數十億美元交易的特定金融市場的未來走向。

¥ 量子電腦或許還能解決出超出數位電腦能力的複雜方程式。例如，工程公司或許會使用量子電腦來計算噴射機、飛機和汽車的空氣動力學，循此來找出降低摩擦、最小化成本和最大化效率的理想形狀。

¥ 人工智慧擅長從錯誤中學習，於是它就能夠執行愈來愈困難的任務。它已經在工業和醫學領域證明了自己的價值。

然而，人工智慧有一個限制，那就是它必須處理的大量數據，很容易就讓傳統的數位電腦不堪負荷。不過篩檢海量數據的能力，正是量子電腦的強項之一。因此，人工智慧和量子電腦的交叉結合，可以大幅強化他們解答各種問題的能力。

¥ 量子電腦還有一個重要應用，或許就是餵飽全球不斷增生的人口。某些細菌能夠毫不費力地從空氣中提取氮並把它轉化為氨，接著氨就可以轉化為製造肥料的化學物質。這種固氮歷程是生命在地球上繁盛滋長的原因，於是植被也才得以生長茂密，從而餵養人類和動物。

¥ 微軟的科學家已經開始嘗試使用量子電腦來提高肥料的產量，並解鎖固氮的秘密。

¥ 大自然還有一個奇蹟，那就是光合作用，其中陽光和二氧化碳被轉化為氧氣和葡萄糖，接著這就構成了幾乎所有動物生命的基礎。倘若沒有光合作用，食物鏈就會崩潰。量子電腦或許能夠協助創造出一種高效能的合成光合作用，或許還能展現出用來捕捉太陽能的全新方式。我們食物供應的未來，很可能就仰賴於此。

¥ 量子電腦有能力讓環境和植物生命重現生機，同時分析數百萬種潛在藥物的功效，還能解析疾病的本質。

¥ 1901年，潛水員在愛琴海海底撈出了一件奇怪的珍品，它裡面滿滿都是齒輪、轉輪和奇怪的銘文，那是一台設計細膩、精美的機器。科學家們開始建構這項驚人裝置的機械複製品，發現其中一組齒輪可以計算月球和太陽的運動，另一組齒輪則能預測下一次日蝕何時到來，甚至敏感可以計算月球軌道的小幅偏差。

¥ 世界上第一台電腦的目的就是模擬天體運行，以ㄧ件掌上裝置重現出宇宙的奧秘。

¥模擬是我們最深層的人類渴望之一。孩子們使用玩具人偶來模擬，以理解人類的行為。

¥ 哲學家喬治博客萊：除非你著眼觀察，否則物體並不真正存在。

這種哲學可以總結為「生存即被感知」。如果一棵樹在森林裡倒了下來，但沒有人在那裡聽見，那麼或許那棵樹根本沒有倒下。

就這種觀點，現實是一種人類的建構。如同詩人約翰慈濟所說：任何事物唯有經歷過後才變得真實。

¥ 就量子理論而言，你看一棵樹之前，它可以存在於所有可能的狀態中，好比柴火、木材、灰燼、牙籤、一棟房子或鋸屑。然而，當你真正看到這棵樹時，所有代表這些狀態的就奇蹟般地坍縮成一件物件，也就是普通的樹。

這就意味著某種意義上，意識決定的存在。

¥ 量子電腦或許能夠創造出兩種不朽，即生物學上的不朽和數位上的不朽。因此，青春之泉有可能根本不是一股泉水，而是一套量子電腦程式。