在我们今天的科普开始之前，我想要提出一个问题:如果你拥有一台计算机，你会用它来做些什么？
你能做很多很多事情，对吧？打游戏，聊天，编程……
但是，如果你拥有的，是一台量子计算机呢？
——来自凝风
如果你拥有一台量子计算机，你会用它来干什么？
这时好奇的你肯定要发问了，量子计算机是什么呢？我得先知道它是什么才能知道用它来干什么吧！🤔
那就让我们一起走近“量子计算机”
Part 1 什么是量子计算机？
每当我们接触到一个新名词时，总是习惯把它拆开来，然后用我们熟悉的意思来理解
相似地，如果我们把“量子计算机”这个词拆开来，就会得到“量子”+“计算机”
计算机很好理解，我们都日常生活中经常会用到，相信各位一定不需要我的解释
那么“量子”和“计算机”连起来又是什么呢？
那就跳过废话环节，直接来介绍吧
答:量子计算机是一种比经典计算机一次性算更多，并且算得更快的计算机
你肯定要发问了，量子计算机快是没错，至于具体比传统计算机快多少呢？
比如说，用现在的电子计算机来计算某一个方程的解，可能需要好几亿年，但是，同样的计算工作交给量子计算机，只需要 1 秒钟就够了。
我国的“九章”量子计算机对于处理高斯玻色取样的速度比超级计算机“富岳”快100万亿倍，也就是说，当求解5000万个样本的高斯玻色取样时，“九章”需200秒，而截至2020年，世界最快的超级计算机“富岳”需6亿年。
怎么样？是不是感觉特别快！
Part2 量子计算机为什么很快？🤔
在那之前，我们先来了解一下传统计算机。
具体来说，在传统计算中，信息是通过二进制数字（bits）来表示的，这种二进制数字或为 0 或为 1，类似一个只有开和关两个状态的“开关”。
传统的计算机，是由无数的晶体管构成。这些晶体管在接收到信号后，会进行“关”和“开”这两个操作，以此来表达0和1，一组0和1，被称为“1比特”，是计算机中的最小单位。有了“比特”，我们就能用二进制来表达所有信息，比如3是“011”，4是“100”，大写字母“A”是这个——“01000010”。
无数这样的晶体管组合在一起，就构成了电路，而大量的电路聚集在一起，就形成了芯片.我们常说的10nm、5nm的芯片，就是指芯片上晶体管的数量，晶体管越多，芯片的运算速度就越快，算力也就越强。
但是，传统计算机有个根本性的问题——不管晶体管的尺寸有多小，精度有多高，在同一个时刻，一个晶体管只能表达出一个状态。
简单来说，当它表达“开”，也就是“1”的时候，它不能表达“关”，也就是“0”。就像一台电灯，它只会出现“点亮”和“熄灭”这两个状态，不会有第三种情况。
然而，量子计算打破了这一传统，信息是通过另一种方式即量子比特（qubits）来表示的，这种量子比特可以同时处于 0 和 1 的状态，也就是一种叠加态（这里可以参考薛定谔老先生那只既死又活的神奇猫咪）。
得益于微观粒子的物理特性，Qubit的表达范围虽然依旧在“0”和“1”之间，但它除了能表达这两个数外，还能表达诸如“0.5”这类位于“0”和“1”中间任意的数。
例如，对于一个处于1态和0态等概率叠加的量子比特，在未被外界测量前，这个量子比特就有50%的概率处于1态，同时也有50%的概率处于0态。也就是说，量子比特能够以任意的概率P处于1态，同时以Q概率处于0态，并且始终满足概率P和Q的和为100%。
再打个比方吧，这就像我们在赶路时汇报自己的位置，传统计算机的比特只能告诉你，“我是否出门了”和“我是否到了”，而量子比特却能像你汇报“我具体到哪了”、“还有多久才能到”。怎么样，是不是觉得量子比特能表达的信息丰富多了？
（这是本文中唯一比较难懂的概念，就算不懂也没关系，剩下的能看懂就无伤大雅。其实也不算太难懂。）
了解了量子计算机解决问题的方式，我们就不难理解为什么量子计算机比传统计算机快了
比如我们要走一条路，走一条途径。经典计算机一般要把各种各样的情况都试一下，都计算一遍，然后得出正确答案。但是量子计算机可以利用量子的叠加性、量子的相干性、量子纠缠这些性质，一次就把这些不同的状态全部试一遍，然后在非常多的状态里发现正确答案。
打个比方，如果让计算机们去走迷宫，那么传统计算机需要一条一条地走，最终才能找到正确的路径，但是量子计算机一次性就能走很多条路，省去了非常多时间就能找到正确路径，所以比传统计算机快很多很多！
Part 3 如果你拥有一台量子计算机……
上文介绍了这么多，终于到正题了
假如你拥有一台如此强大的量子计算机，你会用它来做些什么呢？
如果你是一个对金融投资感兴趣的人，你往往会构建一个最优的投资组合，把风险降到最低，收益最大化
这时风险评估和投资组合优化就显得异常关键了，这些都依赖于大量复杂且繁琐的计算，消耗非常多时间。
但如果你拥有一台量子计算机，你就可以用十倍于原来的速度完成这些步骤，更快速、准确地做出投资决策，降低风险。
如果你对药物设计感兴趣，那么量子计算机可以帮助你更准确地模拟药物分子与目标蛋白质的相互作用。
这种模拟对于药物的效果和副作用非常关键,可以大大加速新药的研发过程。
如果你喜欢打游戏，很遗憾，截止本文创作完成前的量子计算机还无法进行游戏，但是我们可以设想如果这样的速度用在了游戏中，那操作该有多丝滑……
如果你想要研究更安全的加密技术，你可以使用量子计算机，它不仅能轻松破解某些传统加密算法，还能识别一些网络漏洞，从而更好地保护你的数据免受攻击。
如果你想要研究ai，那么量子计算机可以帮助你训练出非常强大的ai，量子机器学习旨在利用量子计算的强大能力来优化和加速传统机器学习算法，这种交汇可能会在多个方面带来突破。
随着数据量的爆炸性增长，传统计算资源往往难以满足机器学习对海量数据的处理需求。量子计算的并行处理能力能够有效应对这一挑战，提供更快速的大数据分析和模型训练过程。量子计算对数据集的处理和筛选速度将显著加快，从而推动AI模型的效率和表现提升。
量子计算在求解组合优化问题和高维搜索问题上展现了独特的优势，这些问题在机器学习中经常出现。通过量子计算，AI模型可以更高效地探索庞大的解空间，从而找到更优的模型参数和结构，提升模型的泛化能力和预测准确性。
总的来说，量子计算机的应用目前还不广泛，但是你不妨跟着我设想一下
如果未来的某一天，量子计算发展到很成熟的地步了，那我们的生活将是难以想象的快捷。
也许你不用频繁的更换工作，量子计算会帮你找到最适合你的工作
也许你不用再去考驾照，量子计算机会帮助人类实现无人驾驶的普及
………………
如果量子计算机发展了，如果人人都可以用上量子计算机了，世界会是什么样子呢？
我们都会有这样的疑问
那么在座的各位，
你，准备好迎接，或者说是
去创造一个崭新的未来世界了吗？
（完）
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那么这里是凝风，非常感谢你可以看到这里！！！
本期是纯原创纯打字，查阅了非常非常多资料（我承认筛选有用信息其实不是很简单……）
量子计算机目前的应用还不是特别广泛，所以用途这里比较少！重点还是希望各位了解量子计算机是什么
我尽量用最浅显的文字来表达，复杂的概念本文只有一个！（其他复杂概念已经全部删去，不影响理解！）
我是不太会做封面的，随便做了个
如有不足之处，请指出，谢谢！
（全文2731字）
参考资料:量子计算与人工智能的交汇：科技未来的新引擎 HUIBUR
量子计算的商业潜力：金融、科研等领域的应用探索 招财不二 锐眼视界报告网
科学家制成“世界上最纯净的硅”，量子计算机真的要来了？ 科普中国
量子计算机是什么？原始人和我都想了解 国盾量子
《格致论道演讲》第四十五集-如果你拥有一台量子计算机.mp4
（还有一些参考资料找不到了……）
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下期更新:薛定谔神奇的猫