量子世界：量子电脑与未来网络安全
日期：2023-03-31
在人工智能相关发展全面霸占所有科技新闻的版面前，其实有另一个有不少人谈论的话题，那就是上回提到的「量子电脑」。量子力学，受惠於电影人的想像力，令大众都有机会听到这个物理学的当前研究题目。但它到底是甚麽，又和量子电脑，以至我们的互联网经济有何关系呢？
量子电脑
量子力学，是一个描述原子和亚原子层次物质与能量行为的物理学分支。在这个尺度下，物理世界会变得相当奇异，违反常理，也许就是这原因给予了电影人无尽的想像空间去创作。本文在这里只会选一个与量子电脑最相关的概念来简介——「叠加态」。
在量子计算中，叠加态扮演着重要角色，为计算能力的显着提升奠定了基础。在传统物理学，一个物理量只会是一个确定的值，就如以此为基础的传统电脑的位元(bit)只可以是0或1。但在量子力学中，叠加态是指一个物理量可以有多个值同时存在，因而以此为基础的量子位元(qubit)，可以同时表示0和1。
叠加态使量子电脑能够在同一时间处理多个计算过程，从而大幅提高计算速度。例如，假设我们有一个三量子位元的量子计算机，由於叠加态，它可以同时表示从000到111的所有8个可能状态。这意味着，在一个运算周期内，量子电脑可以同时执行8个运算；相比之下，一个具有三个位元的传统电脑同一时间只能处理一个运算。在这个例子中，量子电脑的计算速度比传统电脑快了2^3 = 8倍。而随着量子位元数量的增加，这一差距将变得更大。
说起量子科学，一般人定必想到早前上映的Marvel电影《蚁侠与黄蜂女：量子狂热》。(网上图片)
当前发展
2022年11月时，IBM发表了有433个量子位元的量子电脑，不谈内里使用不同技术，单说数量，为目前拥有最多量子位元的量子电脑。
看到这里，各位对量子电脑应有最初步的认识，但这个运算很快的电脑，跟我们的日常生活又有甚麽关系呢？下回会把上周的加密法与本周的量子电脑连结起来，中间的关键字就是「秀尔演算法」(Shor’s Algorithm)。
作者电邮：mikewong@house730.com
